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巨型卫星星座有可能会破坏天文学

听客跨境 2020-09-07 21:29 发文

天文学界处于边缘。通过低地球轨道流动的卫星数量不断增加,几乎不可能获得清晰的天空。 

这些巨型星座对天文学界的真正威胁才刚刚开始被理解。 美国天文学会上周发布的一份报告得出结论,他们将“从根本上改变天文观测”,以推动光学和近红外研究。作者写道:“没有经过阳光照射的卫星的夜间图像将不再是常态。”

 去年发射后不久,第一批Starlink卫星就已经清晰可见,一些天文台发现它们的夜空图像毁了。SpaceX将在周四发射其最新一批的Starlink卫星,其中60颗将加入自2019年5月以来发射的653颗卫星。在未来几年中,整个网络预计将膨胀到12,000颗卫星,可能扩展到42,000。总部位于伦敦的OneWeb经历了  一年的破产 和新的所有权保护,刚刚获得FCC批准使用  1,280颗卫星  为美国消费者提供宽带服务,该公司正在提议最终可以扩展到48,000颗卫星。亚马逊最终因其 Kuiper项目提案而获得批准,该提案旨在为其自己的卫星互联网服务发射3,236颗卫星,这可能仅仅是个开始。我们所知道的天文学将永远不会相同。 

密歇根州立大学的天文学家,美国原子能研究所前任主席梅根·多纳休(Megan Donahue)说:“ SpaceX Starlink卫星的可见度确实给每个人都带来了震惊。” 尽管许多人迷恋上晴朗的夜晚看到一束明亮的光线在天空中移动,但天文学家知道,这些光线会随着望远镜收集到的图像上的白色长条条纹而消失,从而遮挡了它们所处的实际恒星和天体试图观察。她说:“想象一下,随着这些爬行的天空对天文学家来说是令人毛骨悚然的。” 

一颗光弹卫星已经不是什么新鲜事物了,它肯定会发生   在地球上2,600多颗活动卫星上。但是根据洛厄尔天文台所长,美国原子能机构研究报告的合著者和编辑杰夫·霍尔的说法,其中大多数人都晕倒了,尤其是在那些高海拔地区。如果它们出现在图像中,则它们是很小的点。他们几乎没有问题。 

由于这些新星座被部署在较低的轨道上,因此它们要明亮得多,从而在图像上留下了较长的亮条纹,有时还会扭曲数据的其他部分。而且由于数量众多,试图将它们排除在视野之外是一场失败的losing鼠游戏。在过去,由于卫星干扰,可能无法使用100张图像中的一张。现在,天文学家面临着这样的可能性,即他们可能会将多达三分之二的数据丢失给这些卫星路径。 

新的LEO卫星不会以相同的方式影响每个天文学计划。例如,霍尔的工作是观察光谱仪(从光源发出的光的波长),以测量各个恒星中非常特定的变化。仅当卫星正好在望远镜前方飞行时,这些图像才会受到影响。 

但是,对于极其敏感的下一代望远镜或进行大范围天空观测的广域观测,Starlink和其他星座将是一个严重的问题。寻找附近物体的观测站,例如夏威夷大学的全景测量望远镜和快速响应系统(Pan-STARRS),已经  发现了被星际卫星运动所破坏的图像。如果有一个小行星撞击地球,那么数据现在可能已经太损坏了,以至于我们无法尽早找到它并计划适当的响应。 

最突出的例子可能是智利的维拉·鲁宾天文台(以前称为大型天气观测望远镜),该设施价值十亿美元,旨在帮助天文学家探测极其微弱的光学和近红外信号。它将用于绘制远处的小物体并探测暗物质和暗能量。模拟表明, 当部署整个星座时,至少有一个Starlink卫星追踪会困扰Vera Rubin多达30%的图像。数以百计的依赖此数据的科学研究可能会停止,从而使某些发现推迟了几代人。

根据Donahue所说,一个理想的目标是将这些卫星的亮度降低100倍。为此,AAS报告概述了一些对天文学家和卫星运营商都可行的潜在解决方案。例如,新软件可以使天文学家提前预计卫星何时何地通过头顶。这可以帮助他们在这段时间内工作,甚至可以在曝光期间掩盖卫星的光线,也可以将其用于图像处理中以从数据本身中减去卫星踪迹。 

对于寻求解决方案的卫星运营商,还需要考虑一些业务目标。毕竟,最快,最有效的解决方案是停止发射星座图,这简直是小菜一碟。 

一种选择是降低卫星的反射率。一月份,SpaceX在Starlink卫星上测试了原型“ DarkSat ”涂料, 但未能显着降低亮度。该公司现在正在向前移动的所有卫星上安装一个称为VisorSat的可展开式遮阳罩,但是科学家们对于这是否真的有效解决方案存在着一些争论  。

Hall认为,最好的方法之一是调整太空中的卫星方向,以使反射面背对地面,从而最大程度地减少地面望远镜观测到的明亮光芒。他说:“我本人亲自观察了一些SpaceX卫星,并在这些卫星上进行了姿态调整。” “您仍然可以看到它们过去了,但几乎没有-它们非常隐隐。”

卫星运营商将面临的最大冲突之一将是其星座的高度。OneWeb创始人格雷格·威勒(Greg Wyler )辩称  ,由于其公司1,200公里的更高轨道,其公司的星座不太可能导致卫星碰撞。诸如Starlink之类的东西试图用更多近距离运行的卫星覆盖整个星球,而较高轨道的卫星具有更大的通信覆盖范围,这意味着每颗卫星都可以覆盖地球的更多部分。这样可以减少天空中的卫星总数。 

不幸的是,正如AAS论文所强调的那样,轨道越高,卫星在视场中停留的时间就越长。它的亮度可能会稍差一些,但就所有意图和目的而言,它可能对整个天文观测造成破坏,甚至可能影响整个晚上。该报告建议公司不要将星座放置在600公里以上的高度。 

幸运的是,所有这些公司都愿意与合作伙伴一起解决该问题。AAS报告的重点是SpaceX和OneWeb的广泛投入。霍尔说:“我们认为他们正在做的事情真的很酷,他们认为我们正在做的事情真的很酷。” “所以我们试图在这里共存。”

天文学家需要依靠卫星运营商的这种善意。发射超亮卫星群没有技术或法规上的障碍,这可能使许多或大多数天文学计划无法实现。 

霍尔和他的同事计划解决这一监管漏洞,并在明年春季开始的新一轮研讨会上提出建议。他们希望SpaceX和其他公司在这方面也能合作。全世界的卫星运营商都有动机避免如果他们都拥有全权委托将他们想要的任何东西发射到太空时可能发生的巨大混乱。 

霍尔说:“这些都是必须要提交给联合国的政策建议。” “这是一个国际问题。这将必须在国际机构的权限内解决。” 然而,联合国及其成员国何时真正采用和执行这些规则,则完全是另外一个问题。


声明:本文为OFweek维科号作者发布,不代表OFweek维科号立场。如有侵权或其他问题,请及时联系我们举报。
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