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Starlink让地理学家头疼!巨型卫星星座正在改动地理观测

地理学界现在焦虑不安。跟着近地轨迹上的卫星数量越来越多,取得一个开阔的天空视界的时机正变得越来越小。学界也是刚方才开端认识到这些巨型卫星星座给地理学界所带来的真实要挟。美国地理学会在近来发布的陈述中总…

地理学界现在焦虑不安。跟着近地轨迹上的卫星数量越来越多,取得一个开阔的天空视界的时机正变得越来越小。

学界也是刚方才开端认识到这些巨型卫星星座给地理学界所带来的真实要挟。美国地理学会在近来发布的陈述中总结道,该状况将会“从根本上改动地理观测范畴”,其间就触及到了光学和近红外勘探的开展。陈述作者写道,“夜空相片中充溢被太阳照亮的卫星将成为一种常态。”

上一年发射后不久,第一批 Starlink 卫星现已在天空中清晰可见。一些地理台发现,他们的夜空相片作用遭到了严峻的影响。现在,Starlink 已有 713 颗在轨卫星。在接下来的几年里,整个网络的卫星数量估计将增至 1.2 万颗,而且还有或许扩展到 4.2 万颗。总部坐落伦敦的 OneWeb 在阅历了一年的破产期和一切权重组后,不久前取得了美国联邦通讯委员会的同意,答应其运用 1280 颗卫星为美国的用户供给宽带服务。该公司计划将卫星星座的规划终究扩展至 4.8 万颗。亚马逊的 “柯伊伯计划” 最终也取得了同意,3236 颗卫星将被用于其卫星网络服务,而亚马逊的卫星事务才刚刚开端。咱们所了解的地理学观测将因而变得有所不同。

图 | 在望远镜拍照的夜空图画中,Starlink 留下了一道道可见条纹。

密歇根州立大学地理学家、美国地理学会前主席梅根 · 多纳休表明,“SpaceX 的 Starlink 卫星的可见程度着实让每一个人都大吃一惊。”尽管很多人沉醉于一连串亮光划过夜空的美丽风光,但地理学家们却无心赏识,这些亮光会在地理望远镜所拍照到的图画中留下一道道长长的白色条带,并遮挡住他们要去观测的恒星和其它天体。

“关于地理学家来说,天空中布满这种光带是一件十分恐惧的作业。” 多纳休。

其实,卫星 “抢镜” 并不是什么新鲜事了。现在盘绕地球运转的卫星数量现已超越了 2600 颗,所以这种状况必然会发生。洛厄尔地理台主任杰夫 · 霍尔是美国地理学会这份陈述的联协作者,在他看来,其间大部分卫星的反光程度比较弱,特别是那些处于极高轨迹的卫星,它们几乎不会对观测形成影响。

可是,由于这些新的卫星星座处于低轨迹区域,因而看上去显得愈加耀眼。它们会在相片上留下长长的光带或对其他部分的数据形成损坏。卫星星座规划巨大,想要把它们从视界中铲除出去,就如同玩一局阴间难度的 “打地鼠” 游戏。在曩昔,或许每 100 张相片中就有一张因遭到卫星搅扰而无法运用。而从现在的状况来看,地理学家们或许会由于这个问题而损失掉多达三分之二的数据。

新式的 LEO 卫星则不会像这样影响到地理学家的观测计划。例如,霍尔运用光学光谱仪来测定每颗恒星的特别改变。只要卫星移动到望远镜的正上方时,图画才会遭到影响。

可是,关于下一代极度灵敏的地理望远镜或可以进行大范围空间观测的技术手段来说,Starlink 等卫星星座将会是一个大费事。观测接近天体的地理台——例如,夏威夷大学的全景式巡天望远镜和快速反应体系,现已发现他们的相片遭到了 Starlink 卫星移动轨迹的损坏。假如有一颗小行星正处于与地球相撞的轨迹上,那么相关数据现在或许现已完全损坏,因而咱们就无法及时发现它,并采用恰当的应对办法。

坐落智利的维拉 ·C· 鲁宾地理台或许是其间最为杰出的比如。地理学家们运用这台价值 10 亿美元的设备来勘探极度弱小的光学和近红外信号,它还可以被用来测定悠远的小型天体,以及搜索暗物质和暗能量。模仿显现,当 Starlink 卫星星座悉数布置结束后,由维拉 · 鲁宾所拍照的相片中,将会多达 30% 的相片被至少一颗 Starlink 卫星的轨迹损坏掉。依靠这些数据的上百项科学研究将会停滞不前,然后使一些发现被推延几代人的时刻。

多纳休表明,抱负的方针便是将这些卫星的亮度下降 100 个系数。为此,美国地理学会的陈述列出了许多处理计划,这些计划关于地理学家和卫星运营商来说都具有实际意义。例如,新的软件可以提早奉告地理学家们卫星估计经过的时刻和方位。这可以协助他们在那段时刻里进行作业,或许甚至在曝光期间遮盖掉卫星所反射的光,一同这种软件还可以被用在图画处理范畴,然后将数据中的卫星轨迹铲除去。

卫星运营商在寻觅处理办法的一同,也要考虑到商业方针。究竟,最方便、最有用的办法便是中止发射卫星星座——不过,这显着不现实。

其间一个办法便是下降卫星的反射度。一月份,SpaceX 在 Starlink 卫星上测试了一种名为 “DarkSat” 的原型涂装,但卫星的亮度并没有得到显着的下降。当时,该公司正在给行将发射的卫星装置一种叫做 VisorSat 的可打开的太阳防护罩,不过科学家们就这种办法是否具有有用性进行了屡次的争辩。

霍尔表明,最佳的办法便是调整卫星在太空中的朝向,使其反射面不对准地上,然后大大下降地上望远镜发现反光的几率。他还说道,“我亲眼看到过一些进行了姿势调整的 SpaceX 的卫星。你依然可以看到这些卫星,但由于亮度很低,所以它们是几乎不可见的。”

卫星星座的轨迹高度问题将会是卫星运营商所面对的严重应战之一。OneWeb 的创始人格雷格 · 维勒以为,由于其卫星星座处于 1200 公里的高轨迹,所以很难发生卫星磕碰事情。Starlink 这类卫星运用低轨多数量的形式来掩盖全球,而处于高轨迹的卫星则有着更大的通讯掩盖面,这意味着每一颗卫星都可以掩盖地球上更多的区域。这样就可以大大削减在轨卫星的数量。

不幸的是,美国地理学会的陈述辩驳了这种观念。陈述以为,卫星所在的轨迹越高,它在人们视界中逗留的时刻也就越长。尽管它们的亮度或许会有所下降,但无论如何都会对地理观测活动形成搅扰,这种影响或许会继续整个夜晚。陈述主张卫星公司不要把卫星星座发射到超越 600 公里的轨迹上。

走运的是,一切的卫星公司都乐意经过协作的方法来处理这些问题。美国地理学会的陈述具体论述了 SpaceX 与 OneWeb 在这一方面的多方投入。霍尔表明,“咱们以为他们做的很漂亮,而他们也以为咱们做的很漂亮。因而,咱们会一同尽力。”

地理学家们需求卫星运营商们的支撑。发射具有超亮反光卫星的卫星星座,尽管在技术上和法规上都没有任何阻挠,可是这些卫星却很有或许搅扰到大部分的地理观测项目。

霍尔和搭档们计划添补法规上的缝隙,并在明日春天开端的新一轮的研讨会上提出相关主张。研究人员们期望 SpaceX 以及其它公司可以就这一问题与他们坚持协作。假如全球各地的卫星运营商都可以向太空中随意发射卫星,那么势必会发生极大的紊乱,所以每个公司都应该具有阻挠这种无序状况的责任感。

霍尔说道,“这些政策性主张将会被提交到联合国。由于这是一个世界性问题,所以它必须得在世界组织的职权范围内得到处理。”可是,联合国及其成员国将会在何时采用并履行这些规则,则完全是另一回事了。

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