1月18日消息，天文學(xué)家在巡天望遠(yuǎn)鏡所拍攝的圖像分析證實(shí)，天文觀測(cè)圖像中出現(xiàn)星鏈衛(wèi)星軌跡的情況越來(lái)越多。如果SpaceX獲批衛(wèi)星全部升空，相關(guān)望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)圖像中都將會(huì)出現(xiàn)星鏈衛(wèi)星軌跡，這對(duì)黃昏時(shí)分天文觀測(cè)產(chǎn)生的影響更大。

SpaceX旗下“星鏈”互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)需要在軌運(yùn)行密集的衛(wèi)星群來(lái)提供低延遲網(wǎng)絡(luò)連接服務(wù)。目前整個(gè)星鏈系統(tǒng)已經(jīng)有超過1500顆在軌衛(wèi)星，美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)（FCC）此前已經(jīng)批準(zhǔn)了12000顆星鏈衛(wèi)星的發(fā)射。這讓天文學(xué)家憂心忡忡。盡管SpaceX已采取措施減少衛(wèi)星運(yùn)行所產(chǎn)生的影響，但無(wú)法完全消除地面觀測(cè)中衛(wèi)星所留下的痕跡。

這一問題有多嚴(yán)重？在過去的兩年時(shí)間里，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)巡天望遠(yuǎn)鏡所拍攝畫面中，受星鏈衛(wèi)星軌跡影響的圖像數(shù)量增加了35倍。研究人員估計(jì)，如果星鏈按計(jì)劃發(fā)射所有衛(wèi)星，幾乎每一張觀測(cè)圖像中都至少有一條星鏈衛(wèi)星的軌跡。

放眼望去太多了

天文學(xué)家用于分析這一影響的地面觀測(cè)設(shè)施是帕洛瑪天文臺(tái)的茨威基瞬變?cè)O(shè)施(ZTF)。ZTF被用于捕捉宇宙中的超新星等罕見事件，其反復(fù)掃描整個(gè)天空，用軟件篩查在早期圖像中不存在但在后期圖像中出現(xiàn)的物體。ZTF的高靈敏度使其能夠很好地識(shí)別出小行星以及太陽(yáng)系中其他較暗的天體。

ZTF主要通過寬視場(chǎng)和巨型相機(jī)來(lái)快速掃描整個(gè)天空，但這也增加了看到星鏈衛(wèi)星軌跡的可能性。

為了確定星鏈衛(wèi)星被ZTF相機(jī)捕捉到的頻率，研究團(tuán)隊(duì)采集了所有星鏈衛(wèi)星的軌道數(shù)據(jù)，并將其與ZTF每一張存檔圖像中觀測(cè)的天空區(qū)域進(jìn)行比較。一旦一幅圖像被確定為可能捕捉到星鏈衛(wèi)星圖像，研究人員就會(huì)使用軟件來(lái)檢測(cè)圖像中是否存在明亮軌跡。這一分析涵蓋了從2019年11月到2021年9月大約兩年時(shí)間的ZTF觀測(cè)圖像。

圖示：藍(lán)色是每十天內(nèi)望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)圖像中出現(xiàn)星鏈衛(wèi)星軌跡的數(shù)量，紅色是同期在軌運(yùn)行的星鏈衛(wèi)星數(shù)量。

這段時(shí)間SpaceX正在快速打造星鏈網(wǎng)絡(luò)。起初只有大約100顆星鏈在軌運(yùn)行，通常ZTF望遠(yuǎn)鏡在10天的觀測(cè)中不會(huì)探測(cè)到一顆星鏈衛(wèi)星。當(dāng)500顆衛(wèi)星進(jìn)入軌道后，看不到星鏈衛(wèi)星的周期有所縮短。當(dāng)近地軌道上有超過1500顆星鏈衛(wèi)星時(shí)，ZTF通常會(huì)在10天左右的時(shí)間內(nèi)記錄到超過200顆衛(wèi)星。

黃昏時(shí)分進(jìn)行觀測(cè)所受到的影響最為明顯。那些捕捉地平線的觀測(cè)角度會(huì)讓星鏈衛(wèi)星軌跡占據(jù)觀測(cè)圖像的更多空間。此外黃昏時(shí)分太陽(yáng)所處位置也點(diǎn)亮了更多衛(wèi)星。因此，大約64%的星鏈衛(wèi)星軌跡是在黃昏時(shí)分拍到的。隨著衛(wèi)星數(shù)量的增加，觀測(cè)圖像中出現(xiàn)衛(wèi)星軌跡的數(shù)量也出現(xiàn)了爆炸式增長(zhǎng)。在2020年末，只有大約6%的黃昏觀測(cè)圖像受到影響。到2021年底，這一數(shù)字增長(zhǎng)到18%。

隨著天文學(xué)界的抱怨越來(lái)越多，SpaceX在新一代星鏈衛(wèi)星上安裝了遮光罩。研究人員比較了不同星鏈衛(wèi)星的能見度，發(fā)現(xiàn)使用遮光罩的星鏈衛(wèi)星亮度下降了大約4.6倍，但衛(wèi)星可見性仍然高于解決問題研討會(huì)上所設(shè)定的目標(biāo)。

目前圖像中的星鏈衛(wèi)星軌跡細(xì)小，加之可以通過軟件進(jìn)行識(shí)別并處理，所以對(duì)天文觀測(cè)的影響不算大。研究人員估計(jì)，目前而言，因?yàn)榕c星鏈衛(wèi)星軌跡重合而導(dǎo)致錯(cuò)過罕見天文事件的概率只有0.04%。但是，由于這個(gè)問題在黃昏觀測(cè)中最為嚴(yán)重，更有可能影響到天文學(xué)家對(duì)彗星和小行星等太陽(yáng)系內(nèi)天體的搜索。這一問題還可能會(huì)變得更糟。SpaceX已經(jīng)獲準(zhǔn)發(fā)射1萬(wàn)多顆星鏈衛(wèi)星。當(dāng)在軌運(yùn)行的星鏈衛(wèi)星數(shù)量超過1萬(wàn)顆時(shí)，每一張黃昏時(shí)分拍攝的圖像都可能包含一條星鏈軌跡。SpaceX表示，其最終希望將在軌運(yùn)行的衛(wèi)星數(shù)量增加到4萬(wàn)顆以上，那樣所有在黃昏時(shí)分觀測(cè)的圖像都可能包含四條星鏈衛(wèi)星軌跡。

此外，SpaceX并不是唯一一家計(jì)劃提供衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的公司。如果所有公司都按照計(jì)劃發(fā)射衛(wèi)星，望遠(yuǎn)鏡可以觀測(cè)到的近地軌道衛(wèi)星將多達(dá)10萬(wàn)顆。

ZTF的主要任務(wù)是尋找遙遠(yuǎn)高能現(xiàn)象引起的罕見事件，這在很大程度上不受越來(lái)越多衛(wèi)星軌跡的影響。由于目前影響罕見事件觀測(cè)的概率很小，將衛(wèi)星數(shù)量增加兩倍也不會(huì)對(duì)這種觀測(cè)產(chǎn)生顯著影響。但其他科學(xué)觀測(cè)任務(wù)中已經(jīng)出現(xiàn)了大量的光污染事件，而且情況只會(huì)變得更糟。（辰辰）

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