要問全球最知名的私營(yíng)航天公司，大多數(shù)人都知道的那家，一定就是 SpaceX 了。

SpaceX 的名字是個(gè)簡(jiǎn)寫，它的全稱是SpaceeXploration（太空探索）。

這家公司算是占了個(gè)好名字，然而，它在整個(gè)太空探索領(lǐng)域和行業(yè)里的名聲，卻反而越來(lái)越差了……

怎么會(huì)這樣？

作為目前全球發(fā)射能力最強(qiáng)的私營(yíng)航天公司，SpaceX 幾乎以一己之力，攬下了美國(guó)等世界多國(guó)大量的政府和私營(yíng)公司發(fā)射任務(wù)。就連美國(guó)政府都把以前“國(guó)營(yíng)”的發(fā)射臺(tái)資源，打包交給了 SpaceX 去運(yùn)營(yíng)。

如果沒有這家公司，太空探索將失去一個(gè)重要的交通工具提供者。按理來(lái)說(shuō)，大家都應(yīng)該尊重 SpaceX 存在的價(jià)值才對(duì)，然而在一些太空觀測(cè)者的眼中，SpaceX 簡(jiǎn)直是“亂來(lái)”。

在他們觀測(cè)太空拍下的照片當(dāng)中，有越來(lái)越多的 SpaceX 星鏈衛(wèi)星強(qiáng)勢(shì)“搶鏡”。

最近，來(lái)自全球多家天文觀測(cè)機(jī)構(gòu)的科學(xué)家，聯(lián)合發(fā)表了一篇通訊論文，痛陳 SpaceX 星鏈衛(wèi)星給他們添的亂。文章指出，近年來(lái)星鏈衛(wèi)星所污染的觀測(cè)照片比例，已經(jīng)占到了整個(gè)照片庫(kù)的將近兩成水平，增幅高達(dá)35倍。

|總在關(guān)鍵時(shí)刻搶鏡

來(lái)自美國(guó)政府、歐洲天文臺(tái)、華沙大學(xué)、加州理工、UC伯克利等多機(jī)構(gòu)的科學(xué)家，最近在太空探索核心期刊《天文物理期刊》的通訊專欄發(fā)表了這樣一篇通訊論文：《SpaceX 星鏈衛(wèi)星對(duì)于茨威基瞬變?cè)O(shè)施觀測(cè)結(jié)果的影響》（點(diǎn)擊文末閱讀原文）

備注：茨威基瞬變?cè)O(shè)施 (ZTF) 是專門用于觀測(cè)瞬變天文事件 (transient astronomical events) 的觀測(cè)設(shè)施，位于南加州圣迭戈 Palomer 天文臺(tái)，由加州理工運(yùn)營(yíng)。瞬變天文事件指持續(xù)時(shí)間很短（幾秒到幾年）的天文事件，如引力波事件、伽馬射線爆發(fā)等。

ZTF圖片來(lái)源：加州理工

科學(xué)家們提取了 ZTF 從2019年11月到2021年9月觀測(cè)拍攝的大量天文照片，對(duì)其進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)了這樣一個(gè)令人擔(dān)憂的問題：

在將近兩年的時(shí)間里，ZTF 觀測(cè)照片中總共出現(xiàn)了超過5300條星鏈衛(wèi)星的軌跡。

下圖為加州理工發(fā)布，展示的是在去年5月用 ZTF 望遠(yuǎn)鏡對(duì)仙女座星系拍攝的結(jié)果?？梢钥吹?，一條很長(zhǎng)、很亮的軌跡線直接劃過了照片，對(duì)于觀測(cè)主體產(chǎn)生了顯著的污染。

圖片來(lái)源：加州理工

值得注意的是，該圖展示的只是 ZTF 高達(dá)47°視場(chǎng)的1/16而已。在整個(gè)畫幅上，還有更多的星軌污染。

科學(xué)家們還發(fā)現(xiàn)，隨著 SpaceX 加速推進(jìn)星鏈計(jì)劃，在軌衛(wèi)星數(shù)量快速增加，這些衛(wèi)星對(duì) ZTF 觀測(cè)結(jié)果帶來(lái)的污染比例也有了顯著的提高。

在2019年底，ZTF 的曙暮光觀測(cè) (twilight observation) 照片結(jié)果中，只有0.5%遭到星鏈衛(wèi)星軌跡的污染。

而到了2021年8月，污染照片的比例已經(jīng)提升了35倍，達(dá)到約18%。

下圖中，紅線為 SpaceX 在軌星鏈衛(wèi)星的數(shù)量，藍(lán)柱為同期 ZTF 受污染照片的數(shù)量:

論文作者特別提到，近地面軌道上大量星鏈衛(wèi)星的存在，對(duì)于曙暮光觀測(cè)產(chǎn)生了嚴(yán)重的污染。

天文學(xué)的曙暮光 (astronimical twilight) 指的是清晨和黃昏時(shí)，太陽(yáng)的高度在地平線下12-18°之間，由高層大氣散射進(jìn)入低層大氣的陽(yáng)光。此時(shí)段，天空不再被太陽(yáng)照亮，方便對(duì)一些關(guān)鍵天體進(jìn)行觀測(cè)，甚至一些天體都可以肉眼看到。

短暫的曙暮光時(shí)段，對(duì)于發(fā)現(xiàn)和觀測(cè)近地物體 (NEO) 來(lái)說(shuō)非常重要。NEO可能包括彗星、流星，以及對(duì)地球存在潛在威脅的天文物體。2020年曾經(jīng)有一枚直徑超過1公里，運(yùn)行軌道完全在金星軌道以內(nèi)的小行星，就是 ZTF 在曙暮光時(shí)段觀測(cè)發(fā)現(xiàn)的——這些觀測(cè)活動(dòng)，對(duì)于保護(hù)地球和其上的生命非常關(guān)鍵。

然而，曙暮光時(shí)段，恰好也是星鏈衛(wèi)星對(duì)天文觀測(cè)的污染最嚴(yán)重的時(shí)段。

論文作者指出，由于星鏈衛(wèi)星屬于低地球軌道衛(wèi)星，在靠近地平線的位置，以及在曙暮光時(shí)段，這些衛(wèi)星投射到地面的表面密度 (projected surface density) 是最高的，即對(duì)天文觀測(cè)帶來(lái)不成比例的影響。

論文作者也引用了其它科學(xué)家的模型推演：在可觀測(cè)到的低地球軌道衛(wèi)星當(dāng)中，大約90%都會(huì)聚集在靠近地平面（30°以內(nèi)）的天空。這些衛(wèi)星因?yàn)樘?yáng)光折反射，顯著提高了亮度，干擾了曙暮光時(shí)段的天文觀測(cè)。它們的亮度只有在太陽(yáng)落山后/升起前較長(zhǎng)的一段時(shí)間里才會(huì)降低。

而星鏈衛(wèi)星又是目前所有低地球軌道衛(wèi)星當(dāng)中數(shù)量最多的一套系統(tǒng)，也就成了曙暮光時(shí)段天文觀測(cè)的污染源之首。因此很多地面天文研究人員和觀測(cè)愛好者都對(duì)SpaceX 表達(dá)了不滿。

不過，論文作者也表示：僅就數(shù)據(jù)來(lái)源的 ZTF 一家來(lái)看，其正常的科學(xué)觀測(cè)活動(dòng)目前還沒有受到星鏈軌跡污染特別顯著的影響。

但是考慮到 SpaceX 已經(jīng)獲得美國(guó)通訊監(jiān)管機(jī)構(gòu)FCC 批準(zhǔn)發(fā)射更多的衛(wèi)星，如果未來(lái)真的按照該公司的計(jì)劃，星鏈網(wǎng)絡(luò)的衛(wèi)星總量增加到1.2萬(wàn)顆（目前數(shù)量的7倍）的話，后果真是不堪設(shè)想。

論文作者估計(jì)，當(dāng)星鏈系統(tǒng)的衛(wèi)星數(shù)量達(dá)到1萬(wàn)顆時(shí)，ZTF 所有的天文觀測(cè)照片都將被星鏈衛(wèi)星的軌跡污染——注意，是所有的照片，也即污染比例將會(huì)是100%。

更別提，在1.2萬(wàn)的當(dāng)前計(jì)劃基礎(chǔ)上，SpaceX 還已經(jīng)向美國(guó)政府提交了新的計(jì)劃，還將發(fā)射額外3萬(wàn)顆衛(wèi)星。到時(shí)候，所有基于地面對(duì)太空的觀測(cè)，都將不可避免遭到污染。

夸張一點(diǎn)來(lái)說(shuō)，茫茫眾多的星鏈衛(wèi)星的存在，將對(duì)人類發(fā)現(xiàn)和預(yù)防近地物體威脅帶來(lái)更大的障礙。

星鏈衛(wèi)星的軌跡出現(xiàn)在太空觀測(cè)紅外照片中圖片來(lái)源：美國(guó)宇航局觀測(cè)實(shí)驗(yàn)室

| SpaceX 并非沒有努力改正

2019年5月，SpaceX 發(fā)射了第一批星鏈衛(wèi)星。當(dāng)時(shí)，對(duì)于大量低地球軌道衛(wèi)星對(duì)天文觀測(cè)帶來(lái)的污染，天文學(xué)群體就已經(jīng)表達(dá)過擔(dān)憂。

不過，考慮到星鏈依附的聯(lián)邦通訊監(jiān)管部門 FCC 實(shí)權(quán)更大，再加上 SpaceX 在航天行業(yè)的話語(yǔ)權(quán)又高，這些擔(dān)憂幾乎沒有對(duì)星鏈的推進(jìn)帶來(lái)阻礙。并且，F(xiàn)CC 后續(xù)還多次批準(zhǔn)了 SpaceX 增加星鏈衛(wèi)星數(shù)量的計(jì)劃。

（如果讀者朋友最近看過 Netflix 上的電影《別抬頭》Don"t Look Up的話，應(yīng)該記得片中掌權(quán)者和科技富豪們對(duì)于天文學(xué)專家的意見有多么輕視?，F(xiàn)在看來(lái)這一劇情并非虛構(gòu)的諷刺，只是對(duì)現(xiàn)實(shí)的描繪而已……）

《別抬頭》劇照?qǐng)D片來(lái)源：Netflix

論文提到，截至去年11月，已經(jīng)發(fā)射升空的星鏈衛(wèi)星的數(shù)量已經(jīng)達(dá)到了1791顆：其中124顆已經(jīng)墜入大氣層退役，在軌的衛(wèi)星數(shù)量達(dá)到1667顆，正常工作中（能夠?yàn)榈孛嫣峁┗ヂ?lián)網(wǎng)服務(wù)）的衛(wèi)星數(shù)量為1468顆。

數(shù)字仍在飛速增長(zhǎng)，原因就在于 SpaceX 每次發(fā)射星鏈衛(wèi)星上天都不是一顆一顆，而是可以一批一批地發(fā)射。每批的數(shù)量通常在48到53顆衛(wèi)星之間，而 SpaceX 獵鷹9號(hào)火箭最大負(fù)載是60顆。僅今年 SpaceX 的前兩次發(fā)射任務(wù)，就將把在軌星鏈衛(wèi)星的數(shù)量增加到接近2000顆。

根據(jù) SpaceX 已經(jīng)披露和提交到監(jiān)管部門的方案，整個(gè)星鏈計(jì)劃的衛(wèi)星總量是42000顆。

發(fā)射負(fù)載模式疊放的星鏈衛(wèi)星圖片來(lái)源：SpaceX

作為當(dāng)今私營(yíng)航天行業(yè)的絕對(duì)領(lǐng)導(dǎo)者，SpaceX 的持續(xù)運(yùn)營(yíng)和增長(zhǎng)過程當(dāng)中，不可避免要和整個(gè)天文學(xué)科研群體打交道。

其實(shí)，該公司也做出過一些努力，盡量減少星鏈衛(wèi)星在天空中的可見性，降低其存在對(duì)地面天文觀測(cè)的影響。

2020年4月，SpaceX 在其官網(wǎng)上公開發(fā)文，表示已經(jīng)就衛(wèi)星對(duì)天文觀測(cè)干擾的情況和美國(guó)國(guó)家科學(xué)院的專家進(jìn)行了會(huì)談。該公司表示將對(duì)未來(lái)發(fā)射的星鏈衛(wèi)星進(jìn)行技術(shù)改造，采用暗色涂層，以及在衛(wèi)星最亮的部分安裝一套可展開的遮罩，從而降低衛(wèi)星在天文觀測(cè)中的反照率。

從2019年11月開始，SpaceX 開始采用 V1.0 版本的星鏈衛(wèi)星（雖然版本號(hào)是1，這并非 SpaceX 發(fā)射上天的第一版衛(wèi)星）。這一代的衛(wèi)星當(dāng)中有一顆名為 DarkSat，在外殼表面采用了特殊的暗色涂層來(lái)降低反照率。

不過遺憾的是，這種涂層后來(lái)被發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致衛(wèi)星吸收了過量的可見光輻射，并且會(huì)反射過量紅外線，導(dǎo)致嚴(yán)重的過熱問題。結(jié)果，DarkSat 方案很快就被啟用了

少數(shù) V1.0 系列的衛(wèi)星，以及后續(xù) V1.5 系列的衛(wèi)星中，增加了一個(gè)可部署展開和收回的暗色遮罩（見下圖），用于替代之前失敗的涂層方案，名為 VisorSat。原理上，在衛(wèi)星對(duì)天文觀測(cè)影響最大的時(shí)段，這些遮罩可以展開，過了時(shí)段再收回即可。

前述通訊論文指出，這套采用遮罩的方案對(duì)于降低關(guān)鍵時(shí)段衛(wèi)星的可見性效果是比較明顯的，然而可能因?yàn)闄C(jī)械故障問題，近期發(fā)射的一些星鏈衛(wèi)星并沒有安裝遮罩，或者安裝了但并未展開過。

SpaceX 在官網(wǎng)上宣稱，公司正在和一些知名的天文學(xué)協(xié)會(huì)和研究機(jī)構(gòu)合作，進(jìn)一步探明衛(wèi)星對(duì)天文觀測(cè)的影響，并且及時(shí)部署解決方案。

然而，從前述這篇刊登于今年1月的通訊論文提供的觀測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)看，SpaceX 的這些努力并沒有什么實(shí)際效果——反倒是，一邊問題還沒有得到解決，一邊 SpaceX 還在繼續(xù)加大在軌星鏈衛(wèi)星的數(shù)量。就在上周四2月4日，SpaceX 剛剛發(fā)射了今年的第二批星鏈衛(wèi)星，共49顆。

“鑒于在軌星鏈衛(wèi)星的數(shù)量逐漸增長(zhǎng)，受到其軌跡影響的觀測(cè)照片，數(shù)量增長(zhǎng)的速度也令人警醒，”論文寫道，“我們將持續(xù)對(duì)北半球天空進(jìn)行觀測(cè)，并預(yù)計(jì)將會(huì)記錄到額外數(shù)以千計(jì)的衛(wèi)星軌跡?！?/p>

注：封面圖/題圖來(lái)自于加州理工/美國(guó)宇航局，版權(quán)屬于原作者。如果不同意使用，請(qǐng)盡快聯(lián)系我們，我們會(huì)立即刪除。

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