馬斯克曾反駁過專家的質疑,還建議將天文望遠鏡放入軌道。

這一波操作,一下子點燃了天文學家的怒火,有人說他很業餘,而有人則把他比作法國王后瑪麗·安託瓦內特(Marie Antoinette),她因那句“農民發現自己沒有面包時就應該喫蛋糕”而惡名遠揚。

2019年11月18日晚,西北大學(Northwestern University)天文學家克里夫·約翰遜(Cliff Johnson)在用望遠鏡測量兩個非常暗淡的矮星系(麥哲倫雲)時,突然發現一大羣陌生的物體劃過天空,且痕跡留在了攝像頭中。


一大羣陌生的物體劃過天空

偶爾進入視野的一兩顆衛星不會破壞觀測結果,但也要非常努力才能刪除它們留在攝像頭裏的痕跡。一次性發現19顆衛星,這不僅在之前從來沒發生過,還導致了15%~20%的監測圖像完全丟失。

這到底是怎麼回事呢?

大家可能都聽說過美國太空探索技術公司SpaceX的“星鏈計劃”(Starlink)。馬斯克對星鏈的設想是,這是一個低軌通信衛星星座計劃,以6G網絡和太空數據爲載體,打造下一代衛星網,帶領地球進入

天基互聯網時代


2019年11月11日,SpaceXFalcon 9火箭從卡納維拉爾角空軍基地成功發射升空後,載有60顆Starlink衛星

“星鏈計劃”的最終衛星總數可能達到4.2萬顆。這四萬多顆衛星分佈在330公里至1300公里不同高度不同傾角的一系列軌道面上。衛星採用低成本模塊化設計,單個重量230公斤左右,利用獵鷹九火箭發射,每次發射60顆,目前已經發射420顆。

除SpaceX外,美國的亞馬遜公司和OneWeb公司也在推進類似的項目。

天文學家不勝其擾

旨在解決全人類隨時隨地上網需求的星鏈計劃這麼厲害,應該人見人愛對吧?可惜,天文學家並不這麼想。

爲了獲取一片純淨的星空,天文學家不得不將望遠鏡修建到人跡罕至的智利阿馬索內斯山、夏威夷莫納基亞等地,甚至還要爲了修望遠鏡和原住民打官司。而馬斯克的星鏈計劃卻有可能毀掉最後一片沒有污染的天空。

一方面,越來越多的衛星上天將大幅增加衛星劃過望遠鏡視線的可能性。另一方面,明亮的衛星會導致觀測結果一片模糊,對天文觀測造成極難以消除的“污染”。


(國際天文聯合會公佈的天文觀測受到影響的實例。上圖中的亮點爲美國洛厄爾天文臺試圖觀測的天體,圖中的亮線爲星鏈衛星侵入望遠鏡視野後留下的痕跡。圖片來源:國際天文聯合會)

爲了確保互聯網到達一定速度,這些小體積的新衛星與地球軌道非常接近,但這種親密接觸使得它們在星空中愈發明亮。密歇根大學研究軌道碎片的天文學家帕特里克·塞策(Patrick Seitzer)表示:

天文望遠鏡通常需要長時間曝光以捕獲遙遠星系的微弱信號,而以SpaceX爲代表的這些公司所發射的衛星比目前在地軌道上99%的各類物體更加明亮。

物理學家託尼·泰森(Tony Tyson)是智利維拉·魯賓天文臺大型天氣觀測望遠鏡的首席科學家。該望遠鏡目前在建,最終建成後將能夠捕捉到40倍滿月大小的天空區域,並發現比肉眼所能看到的微弱1000萬倍的物體。

2023年開始,耗資5億美元建設的該天文臺將對整個夜空進行爲期10年的調查(該項目稱爲

“時空遺產調查”

“LSST”

),它將觀測研究暗物質、暗能量等現象,以及搜索對地球產生潛在相撞威脅的小天體,可以說,這是一個既能爲人類揭示物質世界新的基礎規律,又能爲全人類未來可能面臨的滅頂之災提供防護的天文設備。


維拉·魯賓天文臺正在建設中的LSST (圖片來源:lsst.org)

假如它的觀測被星鏈或者其他衛星干擾,那

遭受損失的就不只是這臺望遠鏡背後的機構和進行相關研究的科學家,還有全世界範圍內諸多巡天觀測項目,比如美國的斯隆數字巡天和我國的LAMOST巡天望遠鏡。


衛星過多,望遠鏡觀測結果充滿迷霧狀的條紋

SpaceX表示,他們一直在與天文學界,尤其是維拉·魯賓天文臺的科學家合作,以緩解這一矛盾。

在一項實驗中,SpaceX在發射時爲其中一顆衛星的底面定製了深色塗層,以觀察它在望遠鏡觀測中是否明顯,目前結果還未可知。

對此,一些科學家持懷疑態度。他們表示噴漆幾乎不能減少衛星的無線電波,觀測望遠鏡仍將受到影響。另外,當衛星太暗時,其它衛星也許會吸收過多的熱量,從而影響其功能。

馬斯克曾反駁過專家的質疑,“軌道上已經有4900顆衛星了,人們幾乎不會關注這些,如果不是仔細看,沒人會注意到‘星鏈計劃’的衛星,它們也不會對天文學的進步有任何影響。”最後,他還建議將天文望遠鏡放入軌道。


馬斯克推特截圖

這一波操作,一下子點燃了天文學家的怒火,有人說他很業餘,而有人則把他比作法國王后瑪麗·安託瓦內特(Marie Antoinette),她因那句“農民發現自己沒有面包時就應該喫蛋糕”而惡名遠揚。

星空的未來將去往何處

天文學是一門仰望星空的科學,從長遠來看,

過多明亮的衛星可能會阻礙我們對宇宙的觀測,產生更多的太空垃圾,並可能剝奪人類對星空探索的權利。

一個男孩在哥倫比亞塔塔科阿沙漠上空觀看銀河系

“這不僅應該是天文學家關注的問題,還應該是人類該如何欣賞星空的問題,”西北大學天文學家約翰遜如是說。

其實,很多衛星都能用肉眼觀測到,特別是日落後和日出前。“當天空中有5萬顆衛星時,你會看到很多東西在天上爬行,”物理學家泰森說。

雖然,隨着時間的推移,這些衛星將爬進更高軌道,它們會稍微變得不那麼明顯,但事實上,它們不但仍然可以在黃昏時用肉眼看到,甚至可能干擾望遠鏡的觀測。


很多東西在天上爬行

除此之外,太空垃圾也會是個問題。

據悉,去年5月升空的首批60顆星鏈衛星中,已經有3顆與地面失聯,成爲了潛在的太空垃圾。雖然高層大氣的阻力能夠使他們自然墜落,但從失聯到墜落需要較長的時間。

根據NASA太空碎片項目辦公室的一項研究,數量達到數千規模的衛星星座,至少要保證99%的衛星在壽命即將到達終點時,都能主動受控離軌,快速墜入大氣層燒燬,這樣才能保證近地軌道衛星相撞幾率不至於失控。

這項研究假設衛星工作的軌道高度大概在1000公里左右,而目前星鏈計劃採用的軌道高度是550公里。

對於星鏈計劃而言,雖然由於軌道大氣阻力更強,太空垃圾問題爆發的可能性有所降低,但SpaceX似乎沒有進行相關研究來給出星鏈系統衛星的可靠性與太空垃圾風險的關係。

太空垃圾

安全世界基金會(Secure World Foundation)的空間法律顧問克里斯托弗·約翰遜(Christopher Johnson)說:

“軌道上的太空垃圾越多,在那裏建造和操作設備的難度就越大。”

沒有法規,未來的星空不可想像

天文學家之所以對未來越來越擔憂,還有一個原因就是相關法規的缺失:關於衛星的法律法規,不僅在國際層面沒有,連國家層面也沒有。

“在某種程度上說,這意味着任何一個人或公司都可以完全改變人類對夜空的體驗。因爲理論上,任何公司和個人都有權拒絕與科學界合作以降低衛星的亮度。”天文學家凱特琳·凱西(Caitlin Casey)說。

如果沒有嚴格的規定,星空未來或許會變得不可想像。

人們可以發射明亮的衛星,故意引起全球的注意。

比如2018年新西蘭太空公司“火箭實驗室”發射了“人類之星”運載火箭,它基本上是一個低地球軌道的迪斯科球,不分晝夜地發着光。創作者希望無論何時何地、無論貧富、無論和平與衝突,人們都可以在天空中找到希望之光。

“人類之星”運載火箭

“人類之星”很可能只是一個前奏。相關調查顯示,如果沒有關於太空廣告的明確國際禁令,很多公司希望未來可以在天空中安排衛星。對於地球人來說,這可是一塊“鑽石位置廣告牌”。

此外,自然界有些動物使用星光進行導航,現在還很難知道星座衛星是否也會對它們產生影響。而對於人類來說,星空代表了終極的荒野,那是一片需要探索的原始自然景色。

現在這一切開始改變了,這意味着什麼?誰也不敢急着下結論。


觀測星空

約克大學人類學家凱瑟琳·丹寧(Kathryn Denning)表示:“貫穿整個時代的每種文化都珍視星空,並已將其融入各自的文化中。當SpaceX和其他企業準備雄心勃勃的佔領太空時,卻沒有哪個國際機構或組織能夠規範其行爲,爲人類共有的星空和軌道提供足夠的保護。”

星空是人類的共同資源,需要合理分配、有效使用。如何讓太空不陷入叢林法則,也許纔是亟需解決的問題。

(本文未經造就授權,禁止轉載。)

文字 | 歡歡

版面 | 田曉娜

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