近年来,SpaceX的星链卫星计划以其庞大的卫星群和覆盖全球的互联网服务声誉迅速走红。然而,随着数量庞大的低地球轨道卫星升空,其在地面夜空中的亮度和轨迹对天文观测带来的干扰成为科学和公众关注的热点。特别是设计用于深空观测的地面望远镜,比如位于智利的维拉·C·鲁宾天文台,其“遗产空间与时间调查”项目需要细致且清晰的天空图像,对卫星光污染的防范至关重要。SpaceX和天文学界合作开展的最新研究为解决这个问题带来了新的希望和方向。星链卫星在常规轨道中反射太阳光,尤其是在黄昏和黎明时分,往往形成明显的亮度,这使得地面光学望远镜观测时可能捕捉到卫星轨迹干扰图像。为了减少这种影响,SpaceX不仅对卫星的外形进行改进,还引入了多项创新技术。
首先,工程团队采用了特殊的镜面反光膜覆盖在卫星表面,以降低卫星对阳光的反射率。其次,通过对卫星部分区域漆黑处理,有效吸收光线减少反射亮度,使卫星整体视觉效果较过去的版本大幅暗淡。最新型号的星链V2卫星虽然尺寸较大,但凭借上述技术改进,实际观测时亮度甚至低于小型的前代V1系列。更重要的是,SpaceX联合国际天文学界开展模拟研究,具体针对维拉·C·鲁宾天文台的观测时间表和视角,通过真实卫星数据与光度模型相结合,评估不同型号卫星亮度对天文成像的潜在影响。研究团队发现,在正常运行状态下,每千颗V1.5型号卫星中,预计约有1.2颗亮度超过影响阈值,每千颗V2型号卫星中,这一数量更降至不到1颗。通过调整卫星太阳能板的角度及机身结构的扩散反射,亮度得到了有效抑制。
研究还模拟了将卫星轨道从目前的550公里降低到350公里的情景,结果显示更低轨道能够进一步减少卫星对望远镜的影响。“较低轨道的卫星尽管离地面更近,但其轨迹在观测时间内被太阳照亮的比例减小,同时移动速度更快,导致卫星轨迹在相机成像中更加短暂,不易形成明显干扰。”这些发现为调整星链卫星轨道高度提供了科学依据,同时平衡了互联网信号延迟和天文观测需求。值得关注的是,SpaceX与维拉·C·鲁宾天文台的合作并非一时的科研项目,而是长期战略的一部分。此前,双方已在2023年达成协调协议,积极开展实时数据共享与技术优化,提升星链对天文台需求的响应能力。天文学家也普遍认可此类合作模式的积极意义,认为它树立了商业卫星运营商与科学研究机构协调共赢的典范。
然而,专家指出这些研究和改进仅限于星链在正常运行条件下的表现。新发射的卫星、进行退役或轨道调整时,仍存在临时的亮度突增和观测干扰风险。此外,其他卫星运营商尚未采取类似的主动透明策略,低地轨道卫星群的整体光污染问题仍待业界共同解决。更进一步的挑战还包括低轨道卫星对射电望远镜的潜在影响。这种类型的望远镜探测无线电频段信号,受到卫星通信设备发射信号的干扰可能更为严重。相关研究尚在起步阶段,未来需要制定更多跨领域协调及监管规范。
国际天文学联合会成立的夜空保护委员会也积极参与连续评估卫星亮度和轨迹对星空的影响,倡导卫星制造及发射企业采纳可持续发展的设计标准。他们强调,只有整个卫星群体都能满足严格的亮度限制,才能全面减少天文观测受害状况。此前退役的天文学家长期监测低轨道卫星的实地亮度数据揭示,不同运营商发布的卫星亮度差异巨大。星链的部分型号在实施漆黑涂层改造后,亮度已大幅降低,但其他公司设备仍时常出现明显的光污染。天文学家们已经无法回避与卫星发射行业的持续对话,而且普遍接受部分卫星轨迹污染夜空照片的现实。随着卫星网络日益扩容,科技创新的不断迭代和商业运营的负责态度变得尤为重要。
SpaceX最新的技术实行及其对各方意见的高度响应,为全球观测社区带来了积极信号。面对未来,只有更广泛的企业合作、监管政策、科学研究联动,才能平衡人类的星际通信梦想与夜空科学探索的持续发展。大型地面望远镜在盯紧宇宙奥秘的同时,也亟需守护属于人类的纯净夜空。结合技术革新、政策引导和学术合作,星链卫星现身夜空的身影或将更加和谐地存在于星辰之间,而非成为扰乱星光的“访客”或“照相炸弹”。这不仅是科技进步的挑战,更是人类文明对自然宇宙环境的负责任态度体现。今后,随着星链项目及其他卫星星座的不断完善,公众除了期待更高速、更广覆盖的网络服务,也应关注天文观测与太空环境保护双赢的创新路径。
夜空中的星光和航天技术融合的故事,正逐步迎来更加光明且协调的未来。