天文学家警告,高速运行、能够反射光线的卫星,会在薇拉・C・鲁宾天文台的拍摄照片上留下白色光带。在智利沙漠的山顶,一座耗资 8 亿美元、由美国纳税人出资建造的望远镜正式投入使用。 全新的薇拉・C・鲁宾天文台原本计划开展一项开创性宇宙巡天项目,制作有史以来最完备的星系、小行星、超新星与黑洞天体目录。但天文台的科研人员遇到了麻烦:高速掠过、反射太阳光的卫星,会在天文底片上划出一道道白色亮痕。

智利托洛洛山美洲际天文台 2019 年拍摄的星空照片,可以看到星链卫星划过留下的光迹。
天文台首席科学家 J・安东尼・泰森以暗物质测绘研究闻名,他表示,卫星数量激增,对天文台科研工作构成生存层面的威胁。
泰森与其他科学家警告,这类在轨航天器会让地面天文观测越来越难以开展;长此以往,人类熟悉的夜空样貌将彻底不复存在。
天体物理学家乔纳森・麦克道尔自 1957 年起持续记录每一次轨道火箭发射。据他统计,目前在轨活跃卫星超过 17000 颗,而十年前仅有约 1000 颗。他预计,十年之后在轨卫星数量或将突破 10 万颗。
卫星会把太阳光反射回地球。随着卫星数量增加,来自太空的光污染也会随之加剧。
多伦多大学副教授汉诺・赖因建立了规划中卫星星座的光污染模型,他称:“你在天上看到的星星数量会翻倍,但其中只有一半是真实恒星。” 另一半划过天际光点实际上都是卫星。
SpaceX 目前在轨运行约 11000 颗卫星。在近期提交监管机构的文件中,该公司披露计划再发射多达 100 万颗卫星,其中半数运行在晨昏轨道。
地球昼夜分割的界线叫做晨昏线(昼夜终止线)。运行在晨昏轨道上的卫星,太阳能板几乎可以 24 小时接收日照,获得不间断电力;与此同时,这个轨道位置也会让卫星在地面看上去格外明亮。
我们看到卫星的亮光,是太阳光反射到地球黑夜一侧形成的。运行在其他轨道位置的卫星会被地球阴影遮蔽,不会反射阳光。
恒星距离地球远比卫星遥远。如果再增加 50 万颗晨昏轨道卫星,人类观测星空,就要隔着一层光幕去寻找真实的星辰。
当前卫星主要用于通信,绝大多数归属星链,为全球提供互联网接入服务。
未来,太空发射成本不断下降,会有更多企业与政府发射自有卫星。蓝色起源、谷歌、Cowboy Space 等企业均表示计划部署轨道数据中心,这类项目往往需要数十万颗卫星。SpaceX 的 “星脑(Starmind)” 轨道数据中心项目规划卫星数量超过 100 万颗。
如今普通卫星体积不大:星链单颗卫星面积大约 4 平方米,相当于一张特大号双人床。但用于轨道数据中心的卫星体积要庞大得多。SpaceX 公开申报文件显示,其轨道数据中心卫星最大可达1500 平方米;Cowboy Space 的卫星设计面积达 4800 平方米,接近一座橄榄球场大小。
泰森称,SpaceX 已经主动对星链卫星做亮度抑制处理,他本人和 SpaceX 工作人员就此问题沟通已近十年。鲁宾天文台另一位科研人员表示,天文台还和另外六家卫星企业开展过 “建设性对话”。
“他们愿意提供帮助,或者至少在努力这么做。” 但他同时指出,即便经过处理,星链卫星亮度依旧超过国际天文学联合会的建议标准,裸眼就可以看见。泰森还未曾和中国卫星制造商开展沟通,科学家称部分中国卫星亮度有时高于美国卫星。
SpaceX 没有回应置评请求;谷歌、蓝色起源拒绝发表评论;Cowboy Space 未能取得联系。
美国联邦通信委员会(FCC)负责审批卫星项目,但没有出台任何关于卫星亮度的监管规则。一份 2022 年《黑暗宁静夜空工作组》的全球卫星监管调研报告写道:“除美国一部禁止太空广告的法律外,全世界没有任何法律约束夜空视觉环境。”
里贾纳大学副教授萨曼莎・劳勒近期参与撰写轨道数据中心光污染相关论文,她介绍,企业计划将轨道数据中心卫星设置为太阳同步轨道,几乎持续被太阳直射。这些依靠太阳能工作的卫星,反射回地球的太阳光会比普通卫星更强。劳勒估算,这类卫星亮度可以媲美金星 —— 金星本就是天空中最亮天体之一。数十万颗该类卫星集体运行,在夜间部分时段,有可能 “彻底掩盖” 银河以及较暗恒星的光芒。
弗吉尼亚理工大学工程学教授谢恩・罗斯,制作模拟网页,推演从地面仰望 SpaceX 轨道数据中心会看到怎样的景象。模拟结果显示,成千上万明亮光点组成光带,横贯地平线两端,缓缓划过夜空。
根据谢恩・罗斯的模型,北半球 12 月日落后约一小时,以 10 倍速播放的 12 秒模拟视频,可以直观展现轨道数据中心在地面视角的效果。素材来源:弗吉尼亚理工大学 谢恩・罗斯。
罗斯评价:“景象很震撼,但也令人不安。”
他把模拟效果对外公开后,大众反应两极分化。“一部分人对此感到十分兴奋;另一部分人认为,我们正在破坏属于全人类的共同遗产。”
泰森以及鲁宾天文台的天文学家刚刚开启为期十年的太空巡天。如今他开始担心,这项科研项目可能被迫提前终止。卫星不仅仅会在望远镜拍摄画面留下光痕,泰森预测,巨型卫星星座还会发生漫反射,抬升整个夜空的背景亮度。
最终会演变成:“夜空亮到什么天文观测都开展不了。” 泰森说道。