卫星光污染：太空观测面临严重威胁!

12月3日，发表在Nature上的一篇论文表明，卫星光污染已经严重影响到宇宙观测。
近年来，绕地卫星数量正以前所未有的速度激增。从2019年仅75颗的规模，迅猛增长至目前的约1.5万颗。这一变化主要源于发射成本的急剧下降。
然而，卫星数量的爆炸式增长正对宇宙观测构成日益严重的“光污染”威胁。过去的研究多聚焦于卫星对地基天文台的影响，而其对空间望远镜的干扰却长期被忽视。未来十年内，部分低轨空间望远镜拍摄的影像中，高达96%可能受到卫星反射光的污染。

研究团队模拟了未来卫星星座持续扩张对四个代表性空间望远镜的影响，包括NASA的韦布望远镜和SPHEREx、欧空局的ARRAKIHS以及中国的巡天空间望远镜。基于现有的卫星发射计划数据库预测，未来在轨运行卫星可能达到56万颗。这将导致韦布望远镜约39.6%的影像受到污染，而其余三个望远镜的影像受污染比例恐高达96%。
具体而言，预计平均每张影像中出现的卫星轨迹数量，韦布为2.14条，SPHEREx为5.64条，ARRAKIHS为69条，巡天空间望远镜则高达92条。卫星主要通过反射太阳光在望远镜影像中形成明亮的“轨迹”，若穿过科学目标，会使数据完全失效；即便未直接穿过，也会增加背景噪音，影响观测精度。

卫星光污染的挑战因轨道高度和卫星设计而加剧。早期如铱星的系统已带来无线电频段干扰。如今，庞大的互联网星座（如星链）在光学波段的影响更为显著。尽管行业尝试通过暗色涂层、遮阳板等措施降低卫星亮度，使其对肉眼不可见，但这些改进对敏感的天文仪器而言收效甚微。例如，某些措施仅将卫星亮度从约4.6星等降至5.9星等，对望远镜而言依然非常明亮。更令人担忧的是，新一代直连手机卫星等拥有更大的太阳能板，其亮度甚至可比肩最亮的恒星。此外，轨道高于600公里的卫星可能在夜空中持续可见，污染包括午夜时段在内的更多观测。

为应对污染，天文学家考虑过避开卫星最亮的黄昏与黎明时段进行观测。然而，这恰恰是搜索近地小行星等关键科学项目必须工作的窗口，因此此策略存在根本局限。另一个潜在的解决方案是将卫星部署在低于空间望远镜运行的轨道上，但这可能带来新的环境风险，例如卫星排放物影响地球臭氧层。

这项研究首次系统量化了卫星星座对空间望远镜的威胁，其影响已从地面天文台延伸至所有低地球轨道上的空间观测设备。研究表明，若所有拟议星座全部部署，像SPHEREx、ARRAKIHS和巡天空间望远镜这样的广域巡天任务，其绝大多数曝光都将无法幸免。光谱观测因其更长的曝光时间，可能受到更严重的冲击。这一危机不仅关乎科学数据的质量，更对人类探索宇宙的长期能力构成了严峻挑战。在卫星互联网时代蓬勃发展的同时，如何在技术进步与保护星空这一共同遗产之间取得平衡，已成为亟待全球关注与解决的紧迫议题。
#热门微博# #科技快讯# #光污染# #哈勃观察员[超话]#