天文學(xué)家在巡天望遠鏡所拍攝的圖像分析證實(shí)，天文觀(guān)測圖像中出現星鏈衛星軌跡的情況越來(lái)越多。如果SpaceX獲批衛星全部升空，相關(guān)望遠鏡觀(guān)測圖像中都將會(huì )出現星鏈衛星軌跡，這對黃昏時(shí)分天文觀(guān)測產(chǎn)生的影響更大。

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

　　這一問(wèn)題有多嚴重?在過(guò)去的兩年時(shí)間里，天文學(xué)家發(fā)現巡天望遠鏡所拍攝畫(huà)面中，受星鏈衛星軌跡影響的圖像數量增加了35倍。研究人員估計，如果星鏈按計劃發(fā)射所有衛星，幾乎每一張觀(guān)測圖像中都至少有一條星鏈衛星的軌跡。

　　放眼望去太多了

　　天文學(xué)家用于分析這一影響的地面觀(guān)測設施是帕洛瑪天文臺的茨威基瞬變設施(ZTF)。ZTF被用于捕捉宇宙中的超新星等罕見(jiàn)事件，其反復掃描整個(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的物體。ZTF的高靈敏度使其能夠很好地識別出小行星以及太陽(yáng)系中其他較暗的天體。

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

　　為了確定星鏈衛星被ZTF相機捕捉到的頻率，研究團隊采集了所有星鏈衛星的軌道數據，并將其與ZTF每一張存檔圖像中觀(guān)測的天空區域進(jìn)行比較。一旦一幅圖像被確定為可能捕捉到星鏈衛星圖像，研究人員就會(huì )使用軟件來(lái)檢測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(guān)測圖像。

圖示：藍色是每十天內望遠鏡觀(guān)測圖像中出現星鏈衛星軌跡的數量，紅色是同期在軌運行的星鏈衛星數量。

　　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顆星鏈在軌運行，通常ZTF望遠鏡在10天的觀(guān)測中不會(huì )探測到一顆星鏈衛星。當500顆衛星進(jìn)入軌道后，看不到星鏈衛星的周期有所縮短。當近地軌道上有超過(guò)1500顆星鏈衛星時(shí)，ZTF通常會(huì )在10天左右的時(shí)間內記錄到超過(guò)200顆衛星。

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

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

　　目前圖像中的星鏈衛星軌跡細小，加之可以通過(guò)軟件進(jìn)行識別并處理，所以對天文觀(guān)測的影響不算大。研究人員估計，目前而言，因為與星鏈衛星軌跡重合而導致錯過(guò)罕見(jiàn)天文事件的概率只有0.04%。但是，由于這個(gè)問(wèn)題在黃昏觀(guān)測中最為嚴重，更有可能影響到天文學(xué)家對彗星和小行星等太陽(yáng)系內天體的搜索。這一問(wèn)題還可能會(huì )變得更糟。SpaceX已經(jīng)獲準發(fā)射1萬(wàn)多顆星鏈衛星。當在軌運行的星鏈衛星數量超過(guò)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行的衛星數量增加到4萬(wàn)顆以上，那樣所有在黃昏時(shí)分觀(guān)測的圖像都可能包含四條星鏈衛星軌跡。

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

　　ZTF的主要任務(wù)是尋找遙遠高能現象引起的罕見(jiàn)事件，這在很大程度上不受越來(lái)越多衛星軌跡的影響。由于目前影響罕見(jiàn)事件觀(guān)測的概率很小，將衛星數量增加兩倍也不會(huì )對這種觀(guān)測產(chǎn)生顯著(zhù)影響。但其他科學(xué)觀(guān)測任務(wù)中已經(jīng)出現了大量的光污染事件，而且情況只會(huì )變得更糟。
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