随着starlink发射计划的顺利进行,许多科学家也开始担心Starlink对天文观测的影响。本文揭秘了starlink可能带来的对天文观测的影响,并给出了starlink团队正在积极协商的解决方案。

太空技术公司SpaceX已经发射了数百颗Starlink卫星,这是第一个旨在为偏远地区提供互联网服务的 “巨型星座”。这些卫星早已引起了光学天文学家的愤怒,因为它们在望远镜的视野中留下了明亮的条纹。现在,射电天文学家也开始担心了。

下图是一位天文系学生为了公众教育项目拍摄一个背景星系群图像时偶然碰到的星链卫星群,视场很小,曝光时间25s。业余天文爱好者也拍到过类似景象。这一条上的数据,以及所有这个轨迹“碰到”的天体的数据都不能用了。而且在数据处理中,必须采用算法识别这些卫星轨迹,并将其遮挡掉 。

天文学家担心Starlink对天文观测的具体的影响方面是哪些呢?

1、干扰望远镜成像

SpaceX的12,000颗在低地轨道(LEO)运行的卫星比其他卫星都还要亮,当通过望远镜观测视野时将严重干扰成像。去年底时,位于托洛洛山美洲际天文台的布兰科4米望远镜(Blanco 4米望远镜)在利用DECam相机拍摄天空时,在一张曝光333秒的图像中竟然出现了至少19条光纹,推测就是第二批Starlink卫星所造成。

根据大型综合巡天望远镜科学团队的一篇最新研究,预计LSST望远镜将近三分之一的图像至少都会包含一条卫星轨迹线;在黄昏或黎明拍摄的所有图像更至少都会拍到1条卫星轨迹。

卫星在照片上划过的痕迹,可能会迫使天文学家废弃一半的图片然后多花时间重新拍摄;或者需要引进更强大的图像处理算法,以解决卫星轨迹光纹;或是开发预测卫星轨迹的软件,防止望远镜在同一时间扫描同一区天空;更严重的需要直接更改望远镜设计以阻止卫星的反射光。如果不采取任何措施来缓解这悬而未决的问题,团队预计事后的分析工作量将大增至少4年。

2、“卫星列车”

这个问题与Starlink卫星的部署方式有关。火箭初步释放有效载荷的轨道高度为离地290公里,接着卫星再慢慢调升到离地550公里左右的任务轨道,然而这过程形成了“卫星列车”奇景,如果观测位置正确,天空将出现发光的卫星列车。

卫星追踪者Marco Langbroek于2019年5月24日在荷兰莱顿市拍摄了一段视频,视频显示,在夜空中可以看到SpaceX的一列Starlink卫星。而就在一天前,SpaceX将60颗Starlink互联网通信卫星送入轨道。

这60颗卫星就像是一列由中等亮度恒星组成的“移动的列车”,一般在+4到+5级星等之间,一些观察人士报告称,列车上的一些卫星看上去比照片中还要亮。(+6级通常被认为是在黑暗、晴朗的天空下肉眼可见的阈值。)

3、干扰无线电频道

近日,平方公里阵列射电望远镜(SKA)发布了一份SpaceX的Starlink对阵列的影响的分析报告,分析了Starlink和其他通信星座对阵列的影响。他们发现,这些大气层外构建的通信网络会干扰SKA计划使用的一个无线电频道,从而阻碍搜索太空中的有机分子以及作为宇宙学关键标志的水分子。

据悉,南非平方公里阵列(SKA)的197个射电天文天线将位于宾夕法尼亚州大小的射电静音区内,这一区域连手机都被禁止使用,以保护阵列的天象。然而,这种预防措施并不能使这个将于2020年代末完成的望远镜免受可能很快就会出现在头顶上的东西的影响:那就是数以万计的通信卫星从天上直射下来的无线电信号。”天空将充满这些东西,”SKA总干事菲尔-戴蒙德说。

SpaceX正在积极协商解决方案:改变卫星方向、安装遮光板

SpaceX的总裁兼首席运营官Gwynne Shotwell承认:最初设计卫星时,公司中没有人预料到这个问题。她说:“没人想到这一点,我们没有想到,天文学界也没有想到。”

6月29号在汇集了250名天文学家,工程师,商业卫星运营商和其他人员参加为期三天的Satcon1(卫星星座1)的研讨会。本周二发出了一份关于解决该问题的PDF文件,文件里提出了六个解决方案。

主要包括了:为卫星设置高度限制(SpaceX已将Starlink卫星轨道降低至550公里以下),使其表面变暗或使用诸如SpaceX的VisorSat之类的遮阳板,将其定向为反射较少的阳光,消除图像处理过程中的影响以及与运营商合作避免将望远镜对准卫星。 报告最后还提出了一种方法有希望完全消除这种影响:“发射较少或没有LEO(低地球轨道)的卫星,这是唯一可以实现零天文影响的选择。”但是不切实际或不太可能的。

在智利建造Vera C. Rubin天文台的团队一直在与SpaceX公司合作,以减少影响,该天文台是一个位于智利的调查望远镜,将于明年看到来自宇宙的第一道光。SpaceX随后做出调整,在卫星上升到最终轨道时,改变了卫星的方向,并给它们涂上了反光较少的颜色,影响较大的部分还安装了 “遮光板”以减少反光。

SpaceX公司负责卫星政府事务的副总裁帕特里夏-库珀(Patricia Cooper)在UNOOSA研讨会上表示,自8月以来,所有发射的Starlink卫星都安装了遮阳板。”我们正在努力寻找一条可以共存的道路,”她说。

Satcon1联合会的主席霍尔说:“在整个过程中,SpaceX树立了天文学与工业界共同努力解决这一问题的出色典范,我们当然希望看到其他运营商也效仿。”

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