“星链”对天文观测的影响

“星链”对天文观测的影响

美国公司5月23日,发射了其星链星座的首批60颗卫星。卫星还没有部署到位,一个未曾遇到的问题又浮出了水面,那就是天文学家们开始抱怨星链卫星污染了他们要探究的夜空。

说到这件事,还要回到公司为了节约发射费用所采取的“奇葩”卫星设计和发射模式。

星链卫星采用平板式结构,每颗重约227公斤。发射时,扁平形状的卫星30颗一摞码放在火箭整流罩内。猎鹰9火箭一次将60颗卫星送入440公里高的轨道。为了节约运载能力,该火箭甚至没有设置弹簧等将卫星部署到轨道上的分配装置。

进入轨道后,卫星是随着火箭上面级的转动而非常缓慢地被甩出去部署的。在这种部署模式下,刚刚入轨的卫星还没来得及依靠自身的动力散布到整个轨道面上去,彼此相距不远,同一方向、同一速度连串飞行,看上去就像一串排得整整齐齐珍珠项链。

在发射后的第二天晚上,就有天文爱好者注意到,一串卫星正排着队划过天空,其亮度用肉眼就能看到。世界上的多个地方都报告出现了这种“怪异的天象”。

星链星座的这一初次亮相,着实让很多专业天文学家吃惊不小。他们担心随着星链星座的不断补充完善,数量大幅增加,可能会对地基天文观测造成干扰。

天文学教授在跟学生一同出游时正好看到了星链最初连成一长串的情景,他称此景“令人震惊”,是“灾难性的”。美国行星天文学家也表示了自己的担忧。

主要致力于应对地面光污染威胁的国际暗天协会发表声明,称“卫星群组数量的迅速增加对天然夜晚环境和我们传统的黑暗天空构成一个新的威胁”。

主要以监督天体命名而闻名的国际天文学联合会也指出,诸如星链这样的卫星星座有可能会给天文观测造成干扰,包括光学和射电观测。

实际上,人类社会的发展早已对地基天文观测产生了影响。20世纪30年代国际天文界就提出了光污染问题,即城市室外照明使天空发亮,对天文观测造成负面影响。因此,很多天文台因此被迫停止工作,例如被誉为“中国现代天文学摇篮”的紫金山天文台设在南京紫金山的观测站就在2013年结束了天文观测的历史,变身为科普博物馆。

自从人类进入航天时代,又有了新的“污染”夜空的东西,那就是发射到太空的各类人造物体。

国际空间站、哈勃太空望远镜、铱星、各种火箭上面级等,只要时间、地点适当,就能反射太阳光到地面,从而被观测到。

事实上,国际空间站已经成为天空中第三明亮的物体,经常可被人类看到其划过天空的样子。而第一代铱星由于其拥有3个表面光滑闪亮的微带相控阵天线,经常在地球表面投下明亮的大阳反射光带,在条件特别有利的情况下,其亮度甚至相当于金星的100倍。在常见的天体中,它仅次于太阳和月亮,甚至在晴朗的白天都清晰可见。

相比较起来,此次星链卫星造成的“污染”就要小得多了,其视星等约为3～5等,比人类裸眼能看到的最暗6等星,只亮了一、二个级别,所以大多数时候还需要借助双筒望远镜才能看清楚它们。只是由于60颗卫星同时出现,才更加引人注目。据悉,星链卫星要花3～4周的时间,利用电推进从440公里轨道高度爬升到550公里。最迟到6月底,这种成串的星闪现象就将不复存在了。

事实上,由于卫星相对地面是高速移动的,所以对于阳光的反射常常是一闪即逝。而且需要阳光入射角的配合,在特定时间且仅在地面少数地区才可以观测到。这样的话,星闪就容易被地面天文台识别出来,予以剔除。而且卫星也可以通过表面处理等手段,降低反射率,减弱光污染。第二代铱星的相控阵天线已经不会产生大名鼎鼎的“铱闪”现象了。

任何技术的进步都是有两面性的,航天也不例外。我们要做的就是不断想办法克服不利的方面。天文学家的顾虑出现之后,公司马上就表现出了积极的态度,已经要求工程技术人员研究降低后续卫星的反射率,使其能减少阳光反射。相信下一批星链卫星就不会再有类似的尴尬了。