“如果再不加以控制,在地球上我們將不再能接收到有意義的射電天文信號,”德國普朗克天文臺的射電天文學(xué)家本杰明·溫克爾代表他的同行向以SpaceX星鏈為代表的私人衛(wèi)星公司發(fā)出警告,“我們即將到達這個拐點”。
01
星鏈列車帶來的威脅
每次SpaceX的獵鷹9號火箭發(fā)射后不久,你就能看到一串串明亮的光點筆直劃過夜空,這種現(xiàn)象被稱為“星鏈列車”,這是由60多顆星鏈衛(wèi)星的太陽能板組成的。對于天文觀測者來說,“星鏈列車”給它們帶來了巨大的困擾,它們會在光學(xué)望遠鏡的照片上留下一條條白線。
而在一條條白線之后,巨型星座(由數(shù)千上萬顆衛(wèi)星組成的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò))以各種輻射形式發(fā)出的無線電波正給天文學(xué)家?guī)砭薮蟮耐{。
來自衛(wèi)星的光污染(時長30分鐘)
如果眼睛能夠看到無線電波,那么你就能看到手機、雷達都像舞臺射燈一樣閃光。而天空中同樣布滿了衛(wèi)星發(fā)出的亮點和閃光,它們會遮擋所有來自近地軌道(LEO)之外的微弱光線。
隨著全球發(fā)射任務(wù)快速增加,天文學(xué)家越來越擔(dān)心我們將在2055年越過一個“拐點”,在此之后,地面的天文望遠鏡特別是射電天文望遠鏡將會失明,這就包括貴州的大火鍋“中國天眼(FAST)”。
太空望遠鏡和月球望遠鏡在體量上無法替代地球上的望遠鏡
02
射電望遠鏡的獨特視角
超大質(zhì)量黑洞、恒星的形成、星系的演化、大爆炸的余波、近地小行星軌跡的微妙變化以及尋找外星人的蹤跡……射電望遠鏡通過射電波能看到許多隱藏的宇宙結(jié)構(gòu)和現(xiàn)象。
電磁波譜的無線電部分范圍從3 kHz到300 GHz,它們對應(yīng)的波長從100公里到1毫米。這些波長有些會被大氣層阻擋,多數(shù)天文學(xué)家觀測1Hz到100 GHz之間的信號。而各種頂尖射電望遠鏡陣列為了能看清最微弱的信號,都會專注更狹窄的范圍。
但是這些頻率剛好和星鏈等衛(wèi)星的頻率范圍重疊。
星鏈衛(wèi)星的信號與地球上最大的一批射電望遠鏡頻率重疊
03
意外電磁輻射
衛(wèi)星與地球正常通信被稱為預(yù)期下行鏈路,這部分信號只要合理調(diào)配就能消除對天文臺的干擾。風(fēng)險來自意外電磁輻射(UEMR),這是航天器意外泄漏出來的。隨著衛(wèi)星數(shù)量快速增長這些意外電磁輻射已經(jīng)對天文觀測產(chǎn)生不可忽視的影響了。為此國際天文學(xué)聯(lián)合會最近成立了保護黑暗與安靜天空免受衛(wèi)星星座干擾(CPS)中心。
第二代星鏈衛(wèi)星的意外電磁輻射是上一代的30倍,比射電望遠鏡能看見的最暗天體亮1000萬倍。“就像對面向你射來的遠光燈”中心主任費德里科·迪·弗魯諾說,“這大大干擾了歐洲低頻陣列射電望遠鏡(LOFAR)的觀測。”
截至2025年5月,地球周圍有11700顆活躍衛(wèi)星,其中60%(7300顆)是星鏈衛(wèi)星。更大的問題是亞馬遜的Kuiper 計劃、Eutelsat 的OneWeb、歐盟的IRIS2、中國的千帆星座等等已經(jīng)計劃超過100萬顆衛(wèi)星。
就算這些PPT大部分不會兌現(xiàn),到2050年近地軌道仍會擠滿10萬顆衛(wèi)星,這個數(shù)量已經(jīng)難以保障不會發(fā)生連鎖碰撞了。
歐洲低頻陣列射電望遠鏡(LOFAR)飽受星鏈之苦
此時,射電望遠鏡就算用盡所有抗干擾手段,在地面上也將無法看到宇宙中那些遙遠的微弱信號。
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編輯|張毅
主編|黎坤
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壹零社:用圖文、視頻記錄科技互聯(lián)網(wǎng)新鮮事、電商生活、云計算、ICT領(lǐng)域、消費電子,商業(yè)故事。《中國知網(wǎng)》每周全文收錄;中國科技報刊100強;2021年微博百萬粉絲俱樂部成員;2022年抖音優(yōu)質(zhì)科技內(nèi)容創(chuàng)作者
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