SpaceX的黑暗卫星对天文学家来说仍然太亮了

由航空航天公司SpaceX发射的数百颗互联网卫星组成的“巨型星座”StarLink，让天体相形见绌，令天文学家头疼不已。最终将包括数万艘向整个星球发射高速互联网的航天器，Starlink对于观星有一个不利之处：卫星在夜间反射足够多的阳光，可以用肉眼清楚地看到(更不用说灵敏的望远镜了)。它们的亮度只会因为它们所乘坐的长长的火车而变得更加明亮，这些火车就像几十颗挂在天上的发光的珠子一样穿过天空。

自2019年5月首批60颗StarLink卫星发射以来，又有655颗卫星被送入轨道，影响了一些天文观测。每次发射都稳定地容纳了大约60颗卫星，自1月份以来，每个月都会有一到两批卫星升空-最后一次是在9月3日。

最后，在8月份-经过科学界一年多的投诉和SpaceX的损害控制努力-国家科学基金会(NSF)和美国天文学会(AAS)发布了一份关于这一情况的报告。它借鉴了今年夏天早些时候虚拟卫星星座1号(SATCON1)研讨会上250多名专家的讨论，为天文学家和卫星星座运营商提供建议，以最大限度地减少进一步的干扰。

目前，许多天文学家只能希望情况会有所改善。华盛顿大学天文学家梅雷迪思·罗尔斯(Meredith Rawls)表示，虽然SpaceX的卫星给天文观测带来了问题，但该公司“不想搞砸天文学”。罗尔斯与即将在智利的维拉·C·鲁宾天文台(Vera C.Rubin Observatory)合作，该天文台的前身是大型天气观测望远镜。该项目源源不断的全景图像将有助于揭示暗物质和暗能量的本质，识别无数瞬间天体物理现象，并绘制威胁地球的小行星地图-当然，如果来自卫星星座的干扰不会破坏其微妙的工作。

SpaceX最初为减轻航天器的影响所做的努力包括今年早些时候发射了一颗名为DarkSat的Starlink原型卫星，该卫星具有黑色的减反射涂层。最近对轨道上的DarkSat进行的地面观测发现，它的亮度只有标准Starlink卫星的一半-专家表示，这是一个巨大的进步，但仍远未达到天文学家所说的所需水平。

智利安托法加斯塔大学(University Of Antofagasta)天文学家杰里米·特雷格劳恩-里德(Jeremy TregLoan-Reed)是评估该原型的观测团队成员，他说：“我不会认为黑暗卫星是一个胜利，而是朝着正确的方向迈出了很好的一步。”研究小组使用智利Ckoirama天文台的0.6米望远镜将其与典型的Starlink兄弟望远镜进行了比较，发现尽管暗卫星的减反射涂层使其肉眼不可见，但它仍然太亮，无法避免干扰鲁宾天文台和其他主要望远镜。

哈佛大学和史密森学会天体物理中心的研究人员乔纳森·麦克道尔(Jonathan McDowell)说，这些结果表明，黑暗卫星本质上是一条死胡同。他对巨型星座对天文观测的影响进行了计算机模拟。尽管如此，他说，TregLoan-Reed团队的调查是重要的一步。McDowell补充说：“这项研究是首批对Starlink卫星进行的重要观测研究之一，值得注意的是，社区现在正在组织进行更大规模的研究。”他警告说，如果卫星继续在没有修复的情况下发射，“影响将是巨大的。”

从长远来看，罗尔斯担心，随着卫星星座变得越来越普遍，未来的公司可能会在不与天文学家妥协的情况下发射它们。“它造成了很多系统误差……。它变得有点一团糟。“她说。

SpaceX希望最终能将1.2万颗Starlink卫星送入太空，去年它申请了再发射3万颗卫星的许可。有了这些计划，再加上亚马逊的柯伊伯计划(Project Kuiper)计划发射3236颗卫星，以及OneWeb(一家现已破产的公司，最近被英国政府收购，可能正在争取2000颗卫星)，天文学卫星星座问题的规模只会越来越大。

虽然黑暗卫星测试的调光技术远远不是一个足够的解决方案，但SpaceX公司一直在继续开发其他方法来进一步降低航天器的亮度。该公司第二次尝试暗化卫星VisorSat，使用黑色遮阳板来减少光线反射。第一艘采用这种设计的宇宙飞船于6月3日发射升空。天文学家希望在新冠肺炎关闭后，一旦天文台重新开放，就能观测到VisorSat，并将其与黑暗卫星进行比较。

甚至在对VisorSat进行任何详细观察之前，SpaceX似乎已经在新模型上加倍了赌注。6月中旬和8月初发射的两批Starlink中的所有卫星都是VisorSats，每颗卫星都携带着自己的遮阳板。

天文学家还不确定黑暗卫星和游客卫星等变暗方法是否是解决问题的办法。在SATCON1报告的10项建议中，只有一项要求卫星运营商使用变暗技术。其他人建议在600公里以下的轨道上部署卫星，以将夜间的眩光降至最低，控制卫星在太空中的方向以反射较少的阳光，开发方法从天文观测中消除它们的踪迹，并提供它们的轨道信息，这样天文学家就可以将望远镜指向远离它们的地方。

希望通过从这一选项菜单中选择一些混合的方法，问题可以得到控制。即便如此，卫星巨型星座的出现可能会使天文学家对夜空的看法不可避免地进一步恶化。

目前，SpaceX正在认真对待这些问题，这让TregLoan-Reed感到欣慰。他说，“黑暗卫星和新的VisorSat的发展都表明，Starlink似乎致力于减轻”其卫星对天文学家和后院观星者的影响“。

NSF NOIRLab主任帕特里克·麦卡锡(Patrick McCarthy)表示，SATCON1研讨会的合作精神以及随后报告的创建也很有希望。NOIRLab与美国科学促进会共同制作了这份报告。“我希望天文学家和商业卫星运营商之间的合作和伙伴精神将会扩大……。而且它将继续被证明是有用的和富有成效的，“他在8月下旬的一份声明中说。

SATCON2是下一次将天文学家和卫星星座运营商聚集在一起的研讨会，计划在2021年初至年中举行。它将面向解决政策和监管问题。鉴于同时发射数百颗卫星的前景，罗尔斯强调了这一问题的紧迫性和重要性。“这只会加速，”她说。“这是一个长期的先例。这是一个你想让你的孙子孙女拥有什么样的天空的问题。“

编者按(9/11/20)：本文中的图片说明在发布后进行了编辑，以更正对创建曝光的天文台的引用。