「如果有一天地球被小行星撞了，天文學(xué)家沒有提供足夠的預(yù)警時(shí)間，千萬不要怪他們，你該去找那些發(fā)衛(wèi)星的公司。」美國亞利桑那大學(xué)天文學(xué)與天體物理學(xué)博士呂建偉在做客播客《硅谷101》的采訪中提到。

這里的「發(fā)衛(wèi)星的公司」，指的是埃隆·馬斯克創(chuàng)建的 SpaceX 推出的星鏈計(jì)劃。通過向近地軌道發(fā)射眾多小衛(wèi)星，來搭建太空高速互聯(lián)網(wǎng)。已經(jīng)持續(xù)有天文學(xué)家反饋，馬斯克的星鏈計(jì)劃正在對(duì)地面天文觀測(cè)，產(chǎn)生毀滅性的影響，一些科研項(xiàng)目完全無法進(jìn)行。

圖｜星鏈衛(wèi)星來自：wikimedia

巧合的是，2021 年 12 月底， Netflix 上映了一部名為《Don"t Look Up》的科幻諷刺電影，講述一顆珠穆朗瑪峰大小的彗星，即將撞向地球，人類卻還沉浸在政治斗爭，和娛樂至死的生活中。

小行星撞擊地球并不是科幻電影的想象，就在兩個(gè)月前，美國宇航局還開展了世界上首次行星防御測(cè)試任務(wù)，如果未來預(yù)測(cè)到地外天體即將撞擊地球，嘗試能否改變小行星軌道。

圖 ｜ DART 任務(wù)示意圖來自：NASA/Johns Hopkins Applied Physics Lab

星鏈雖然能給偏遠(yuǎn)地區(qū)提供高速的太空互聯(lián)網(wǎng)，但對(duì)人類探索宇宙也有著諸多負(fù)面影響。截止 2022 年 1 月 15 日，在星鏈發(fā)射的 1993 顆衛(wèi)星中，有 1469 顆正常運(yùn)行，有 200 多顆衛(wèi)星已經(jīng)失聯(lián)，失聯(lián)比例高達(dá) 10%。這些失聯(lián)的衛(wèi)星成為了太空垃圾，當(dāng)人類向太空發(fā)射航天器或者太空望遠(yuǎn)鏡時(shí)，首先需要沖破這層太空垃圾的干擾。

除了影響航空安全，星鏈對(duì)天文學(xué)的影響更甚。星鏈正在對(duì)天文觀測(cè)產(chǎn)生哪些具體的影響，是否有解決的辦法？以下是播客《硅谷101》主持人泓君，與美國亞利桑那大學(xué)天文學(xué)與天體物理學(xué)博士呂建偉，和哈佛-史密森天體物理中心博士后龍鳳的訪談精選。

01星鏈對(duì)地面觀測(cè)的四大影響

《硅谷101》：去年圣誕節(jié)，人類歷史上最貴的太空望遠(yuǎn)鏡，詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡發(fā)射升空，此時(shí)近地軌道已經(jīng)有 1469 多顆星鏈衛(wèi)星，并且 SpaceX 還將不斷發(fā)射。你覺得星鏈對(duì)剛升空的詹姆斯韋伯望遠(yuǎn)鏡影響大嗎？

呂建偉 ：地球周圍的人造天體或者人造殘骸，會(huì)對(duì)韋伯望遠(yuǎn)鏡的發(fā)射產(chǎn)生負(fù)面影響，但目前來說，這些影響比較有限，韋伯太空望遠(yuǎn)鏡發(fā)射后的幾分鐘內(nèi)，它就會(huì)飛向拉格朗日 L2 點(diǎn)。根據(jù) NASA 的計(jì)劃，韋伯太空望遠(yuǎn)鏡預(yù)計(jì)將在 1 月 23 日抵達(dá)拉格朗日 L2 點(diǎn)。這個(gè)地點(diǎn)距地球近 150 萬公里，所以不用擔(dān)心地球的人造天體對(duì)它的影響。

圖 ｜ 韋伯望遠(yuǎn)鏡的飛行進(jìn)度 來自：NASA

但星鏈包括它們的殘骸，對(duì)一些運(yùn)行在近地軌道的望遠(yuǎn)鏡和常見衛(wèi)星，有很大的影響。

為避免與 SpaceX 的星鏈相撞，中國的太空站在去年就有兩次，不得不調(diào)整運(yùn)行軌道，所以星鏈對(duì)宇航員的生存安全是一個(gè)挑戰(zhàn)。2019 年，歐洲的 Aeolus 衛(wèi)星差點(diǎn)與一顆星鏈衛(wèi)星相撞。

星鏈中小衛(wèi)星的數(shù)目非常多，而且他們的軌道不好預(yù)測(cè)。你問 SpaceX 的人，他們都未必知道星鏈中某顆衛(wèi)星，在幾時(shí)幾刻出現(xiàn)在什么位置。

中國、美國、和歐洲有很多的企業(yè)，計(jì)劃通過自己的「星鏈計(jì)劃」，來打造全球互聯(lián)網(wǎng)。所以從長遠(yuǎn)角度來看，如果這方面的產(chǎn)業(yè)沒有任何限制，在不久的將來，天上可能同時(shí)會(huì)出現(xiàn)幾十到數(shù)百萬顆小衛(wèi)星。隨著時(shí)間的推移，他們會(huì)產(chǎn)生各種各樣的碎片，給近地宇航安全帶來很大問題。

我們做天文的人，并不討厭馬斯克本人，但對(duì)這種星鏈計(jì)劃非常討厭，他們對(duì)天文的影響真是深惡痛絕。

首先星鏈衛(wèi)星的反射光可能會(huì)燒壞天文望遠(yuǎn)鏡。盡管人眼看起來星鏈衛(wèi)星比較暗，但對(duì)于靈敏的天文望遠(yuǎn)鏡來說，他們非常非常亮。很多天文望鏡的探測(cè)器很靈敏，以至于一些肉眼看不到的恒星，都需要規(guī)避，否則天文望遠(yuǎn)鏡的探測(cè)器，會(huì)被那些恒星發(fā)的光照燒壞。

SpaceX 的星鏈對(duì)天文學(xué)家來說到底有多亮？打個(gè)比方，你在一個(gè)安靜的圖書館里讀書，或者屏息凝神地，尋找一個(gè)小動(dòng)物。SpaceX 的星鏈就像突然沖過來一個(gè)敲鑼打鼓，帶著大喇叭的人，對(duì)你吼個(gè)不停。他剛走，又來了一個(gè)敲鑼打鼓的人，并不斷循環(huán)下去，無奈的是，你不知道這些人什么時(shí)候來，什么時(shí)候走。星鏈的軌道可以去猜，但是不能完全規(guī)避。

圖 ｜ 20 分鐘內(nèi)出現(xiàn)的 39 顆星鏈衛(wèi)星，由 202 張照片合成 來自：SatTrackCam Leiden

第二，星鏈中的一顆近地小衛(wèi)星通過后，可能會(huì)導(dǎo)致之前觀測(cè)數(shù)個(gè)小時(shí)的數(shù)據(jù)完全不能用。天文學(xué)家如果想觀測(cè)一個(gè)遙遠(yuǎn)的天體，通常的做法是把望遠(yuǎn)鏡，指向天體所在位置，進(jìn)行長時(shí)間曝光，盯著那個(gè)天區(qū)不停地看和拍照。短一點(diǎn)半個(gè)小時(shí)，長一點(diǎn)幾個(gè)小時(shí)，甚至好幾天就一直盯在那個(gè)方向。小衛(wèi)星產(chǎn)生的強(qiáng)信號(hào)，會(huì)把觀測(cè)星體的星光信號(hào)污染，于是你不確定看到的數(shù)據(jù)，是來自觀測(cè)星體，還是小衛(wèi)星。

過去某個(gè)天區(qū)突然出現(xiàn)了光變信號(hào)，大家通常認(rèn)為，那里可能出現(xiàn)了超新星，或者有個(gè)什么新的天體突然誕生了。但 SpaceX 的星鏈出現(xiàn)后，這個(gè)光變信號(hào)，很可能來自一個(gè)小衛(wèi)星殘骸的太陽反射光。

第三，有一些千年甚至萬年一遇的天文現(xiàn)象可能被錯(cuò)過。做系外行星研究的科學(xué)家們，比較關(guān)心恒星周圍的行星。經(jīng)典的探測(cè)辦法是盯著一個(gè)恒星反復(fù)觀測(cè)，記錄恒星發(fā)的光，隨時(shí)間變化的曲線，這需要長時(shí)間穩(wěn)定地對(duì)該天區(qū)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。如果突然出現(xiàn)星鏈衛(wèi)星，會(huì)導(dǎo)致光變曲線突然產(chǎn)生異常信號(hào)，你無法確定這是否是正常數(shù)據(jù)。

我自己編了個(gè)笑話，10 ～20 年之后，整晚都有幾百萬顆星鏈衛(wèi)星和其他小衛(wèi)星在天上飛來飛去。天文學(xué)家們花一晚上進(jìn)行天文觀測(cè)，第二天兩個(gè)天文學(xué)家交流結(jié)果。一個(gè)說我今天晚上數(shù)到了幾百顆星鏈衛(wèi)星。另外一個(gè)天文學(xué)家興奮地說，我也數(shù)到了這么多。但發(fā)現(xiàn)其中一顆好像發(fā)生了碰撞，這成了他們最大的發(fā)現(xiàn)，但并沒有發(fā)現(xiàn)任何新宇宙現(xiàn)象。

龍鳳：這些近地人造衛(wèi)星，雖然對(duì)韋伯太空望遠(yuǎn)鏡不會(huì)有太大影響，但對(duì)幾乎所有的地面望遠(yuǎn)鏡影響很大。

再補(bǔ)充一點(diǎn)，影響的不僅是光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，還影響到了常在夜間觀測(cè)使用的射電望遠(yuǎn)鏡。據(jù)說星鏈的通訊頻率是跟我們射電觀測(cè)的某個(gè)頻率完全重合，就意味著我們幾乎接收不到，天空中那個(gè)頻率發(fā)出的信號(hào)，信號(hào)完全被覆蓋。

雖然我們可以用太空望遠(yuǎn)鏡作為替代方案，但它東西太昂貴了，而且成功率太低。所以對(duì)天文觀測(cè)來說，地面的這些望遠(yuǎn)鏡還是主要依賴的設(shè)備，所以星鏈對(duì)我們的影響其實(shí)還是蠻大的。

02立法、涂黑衛(wèi)星，并不解決燃眉之急

《硅谷101》：SpaceX 的星鏈在設(shè)計(jì)時(shí)，有沒有考慮天文觀測(cè)的問題，還是說他們沒有辦法解決這個(gè)問題？

呂建偉 ：其實(shí)我稍微知道一點(diǎn)信息，我們這邊的天文學(xué)家，也有人專門負(fù)責(zé)研究星鏈，這類衛(wèi)星對(duì)天文學(xué)的影響?，F(xiàn)在美國的天文學(xué)會(huì)，還包括有一些國際性的政府間合作組織，也逐漸開始在這方面進(jìn)行一些前期探索，未來可能還會(huì)頒布一些法規(guī)。

我覺得 SpaceX 在計(jì)劃這個(gè)項(xiàng)目時(shí)，沒有考慮那么多，他們主要目的還是為了實(shí)現(xiàn)商業(yè)價(jià)值。極個(gè)別做天文的人，可能意識(shí)到這是一個(gè)問題，但他沒有預(yù)判到星鏈系統(tǒng)發(fā)展速度這么快。

美國天文學(xué)每十年會(huì)做一個(gè)規(guī)劃。今年剛出來一個(gè)叫 Decadal Survey on Astronomy and Astrophysics 2020 的規(guī)劃，十年前星鏈衛(wèi)星完全不存在，所以沒有人關(guān)心這件事情。直到最近的一兩年，大家才終于意識(shí)到，這是一個(gè)非常嚴(yán)重的問題。所以今年的這個(gè)規(guī)劃，有很大篇幅討論這方面的解決方案，遺憾的是篇幅比較有限。

現(xiàn)在天文學(xué)家與 SpaceX 進(jìn)行過了溝通，SpaceX 采取了臨時(shí)措施，對(duì)新一批的星鏈進(jìn)行表面涂色，比如說把他們漆成黑色，降低衛(wèi)星被照射后的亮度，但上色之后還是很亮。

圖 ｜ 四顆星鏈衛(wèi)星：Starlink-1114（2020-001P）、Starlink-1030（2020-001N）、Starlink-1084（2020-001B）和Starlink-1098（2020-001D）。其中 Starlink 1030 經(jīng)過表面涂色，相比之下亮度有所降低 來自：SatTrackCam Leiden

另外一個(gè)跟紅外有關(guān)系，因?yàn)槟芰坎粫?huì)消失，把光學(xué)波段的能量降低，它的紅外波段能量就會(huì)變強(qiáng)。所以你讓光學(xué)天文學(xué)家稍微滿意了一點(diǎn)，但紅外天文學(xué)家又開始生氣了。最終的解決辦法，我其實(shí)也不是很清楚，從紅外學(xué)家的角度看，需要把整個(gè)衛(wèi)星都做得非常冷，才能解決問題。但事實(shí)上，這種方式會(huì)導(dǎo)致成本過高，以致完全不可實(shí)現(xiàn)。

《硅谷101》：SpaceX 在非常頻繁地發(fā)星鏈衛(wèi)星。他們知道了對(duì)天文觀測(cè)的影響后，會(huì)降低衛(wèi)星發(fā)射頻率嗎？

呂建偉：不光是 SpaceX 的星鏈，很多國家的政府，或者一些比較有遠(yuǎn)見的企業(yè)家，都覺得這個(gè)可能是未來重要的發(fā)展方向，所以有政府和企業(yè)會(huì)推動(dòng)類似的項(xiàng)目。大概率在兩三年之內(nèi)就可以看到多個(gè)星座系統(tǒng)上天，那會(huì)對(duì)天文學(xué)帶來什么影響，我個(gè)人非常悲觀。

龍鳳：可以說是顛覆性的影響?，F(xiàn)在接收光學(xué)波段的我國巡天望遠(yuǎn)鏡，已經(jīng)受了很大的影響，甚至有的科學(xué)目標(biāo)完全沒有法做。我個(gè)人覺得其實(shí)是挺諷刺的，通過衛(wèi)星接入網(wǎng)絡(luò)，是一個(gè)挺酷的實(shí)踐，它通過技術(shù)手段讓人類的生活變得更好。但反過來，這給天文學(xué)的發(fā)展打造了一個(gè)黑域，反而鎖死了人類從地面探索宇宙的腳步。

圖 ｜ 星鏈信號(hào)接收器 來自：SpaceX

03小行星撞擊地球正變得不可預(yù)測(cè)

《硅谷101》：在《文明之光還是文明之鎖？馬斯克的星鏈公測(cè)了》這期節(jié)目中，探討了星鏈產(chǎn)生大量的太空垃圾對(duì)天文觀測(cè)的影響，這確實(shí)是一件挺矛盾的事情。

呂建偉：在幾年之后，地面天文學(xué)家看 SpaceX 的星鏈在天上飛來飛去，他們的心情估計(jì)跟農(nóng)民伯伯看到遮天蔽日的蝗蟲，滿天飄來飄去一樣，煩得不得了，也沒什么辦法。

龍鳳：我覺得這些星鏈衛(wèi)星是會(huì)一定程度，影響我們?nèi)祟?，因?yàn)樘煳膶W(xué)家需要觀測(cè)一些快速移動(dòng)的小天體，判斷他們撞擊地球的概率。但如果在天空中一直有快速移動(dòng)的衛(wèi)星，我們幾乎不可能實(shí)現(xiàn)對(duì)這種天體的測(cè)量。因此也不知道哪天哪顆隕石就撞上了我們了。

《硅谷101》：最近有部科幻題材的諷刺電影《Don"t Look Up》，講天文學(xué)家觀測(cè)到彗星即將撞擊地球，人類還沉浸在各種政治斗爭中，這會(huì)成為現(xiàn)實(shí)嗎？

呂建偉 ：我個(gè)人覺得這部電影還是樂觀了一點(diǎn)，現(xiàn)在星鏈這樣的衛(wèi)星計(jì)劃特別多，天文學(xué)家在第一步，就不發(fā)現(xiàn)不了對(duì)地球有威脅的天體。

龍鳳：你要在那么多快速移動(dòng)的衛(wèi)星里，找到那一顆移動(dòng)的天體，這就很困難。

呂建偉 ：搜索這種近地天體，需要在日落和日出時(shí)進(jìn)行，對(duì)全天進(jìn)行很詳細(xì)的觀測(cè)。那時(shí)也是像星鏈這種低軌衛(wèi)星最亮的時(shí)候。所以原先沒有這種星鏈衛(wèi)星時(shí)，搜索近地天體都已經(jīng)是比較艱辛的工作了，就像大海撈針一樣。

現(xiàn)在星鏈上天之后，就相當(dāng)于在大海撈針的狀況下，又扔了很多很多的假目標(biāo)。所以如果說有一天地球被小行星撞了，天文學(xué)家沒有提供足夠的預(yù)警時(shí)間，千萬不要怪他們，你該去找那些發(fā)衛(wèi)星的公司。

注：部分圖片來源于網(wǎng)絡(luò)

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本文來自微信公眾號(hào)“硅谷101”（ID:svstyle），作者：泓君，36氪經(jīng)授權(quán)發(fā)布。

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