人造卫星将光污染带入太空，天文学家急坏了！
原文作者：Alexandra Witze
科学家们与联合国合作，希望建立卫星“巨型星座”（megaconstellations）的标准，减少对天文观测的干扰。
在过去的两年里，航空航天公司已经向地球轨道发射了大约2000颗互联网卫星，几乎是现役卫星数量的两倍。这引发了天文学家和其他天文观测者的担忧，他们担心夜空观测会受到干扰。
SpaceX公司于2020年1月6日向地球轨道发射了一批星链卫星。
8月出席联合国论坛的外交官们可能会讨论人类是否有权拥有“黑暗和静谧的天空”，这将是如今国际社会为解决这些关切而迈出的最大一步。这场辩论可能会帮助科学家和公众，为应对新卫星涌入太空（以后还有更多）建立一个框架。
未来几年，如果公司和政府建造并发射所有他们公开宣布的卫星网络或“巨型星座”，将有数万颗卫星进入地球轨道来提供宽带互联网。其数量之多，可能意味着整夜都能看到数百个卫星，这对天空的影响是人类历史上前所未有的。意大利帕多瓦大学天文学家、国际天文学联合会（IAU）前秘书长Piero Benvenuti说：“这些人造星座正在极大地改变空间的利用方式。”
Piero Benvenuti和其他天文学家一直致力于通过国际天文学联合会提高国际上对人造巨型星座如何影响科学家和公众的认识。他们说，这样做的目的不是为了让天文学家和卫星公司对立，而是要为如何公平地利用外层空间的共享区域构建一个蓝图。“这一共识必须来自所有国家，”美国国家光学红外天文学研究实验室（NOIRLab，NOIRLab是几个受美国资助的天文台的联盟组织）的天文学家Connie Walker表示。在7月12日至16日举行的一场关于卫星星座的虚拟会议（SATCON2）上，科学家们讨论了这些和其他议题。
自由探索
2019年，加利福尼亚州霍桑市的SpaceX公司发射的第一批星链互联网卫星在天文图像中的亮度超出预期，令许多天文学家倍感意外。作为对投诉的回应，SpaceX试验了几种能使卫星变暗的方法；它现在发射的所有星链卫星都带有遮阳板，这样当太阳光反射出去时，卫星就不再那么显眼了。天文学家和包括SpaceX在内的几家公司的代表已经商定了卫星的亮度阈值，该阈值比人眼在黑暗的天空中所能看到的亮度要稍微弱一些。西雅图华盛顿大学的天文学家Meredith Rawls说，星链卫星的亮度已经接近这个阈值，但目前还没有达到。
亮度阈值是一个目标，而不是一个要求。即使公司遵守它，这些卫星也会在望远镜中观察到。它们对观测大片天空的望远镜尤其具有破坏性。Vera C. Rubin天文台是美国在智利建造的一个大型望远镜，它所拍摄的图像中有40%可能会在黄昏和黎明时被卫星条纹破坏[1]。一些卫星的传输信号也可能会干扰射电望远镜，比如正在南非和澳大利亚建造的一个大型国际天文台平方公里阵列（Square Kilometre Array）。
夜空中可以看到一连串的星链卫星。图片来源：Yuri Smityuk/ ITAR-TASS News Agency/Alamy
目前还没有管理卫星对夜空影响的法律。1967年的《外层空间条约》是有关空间国际关系的基础性文件，它认为外层空间是“可自由探索的”。但是，要求联合国尝试就如何处理天空的视觉污染达成国际共识是有先例的。2002年，在国际天文学联合会的敦促下，联合国和平利用外层空间委员会（COPUOS）简要讨论了是否应该管制“碍眼的太空广告”，比如在地球上可以看到的太空广告牌。一位营销人员为1996年奥运会设计了这种类型的广告牌，但它从未成为现实，和平利用外层空间委员会也从未就这一议题采取行动。
国际关系
今年4月，Benvenuti和其他天文学家在和平利用外层空间委员会附属委员会会议上提出了卫星星座问题，当时来自五个国家的代表团签署了一份由国际天文学联合会牵头的白皮书，该文件称巨型星座是天文学家和其他人士的关切问题。德国加兴欧洲南方天文台的对外关系官员Andy Williams说：“引入这份白皮书使得我们有理由与许多国家的空间政策人士探讨这个问题，这是一个提高人们认识的绝佳方式。” 联合国无权监管卫星发射，但它可以召集各国制定国际规范，鼓励卫星运营商考虑并减轻人造巨型星座对天文学的影响。
美国、加拿大和日本代表团建议附属委员会持续讨论卫星星座这一议题，并将其列为会议议程上的一个定期项目。但中国和俄罗斯代表团拒绝了这一提议，称他们需要更多时间来研究这个问题（与其他几个国家一样，中国正在制定一个在全球范围内提供宽带互联网的卫星巨型星座计划）。现在，Benvenuti和他的同事们正在努力关注整个和平利用外层空间委员会是否会在8月25日举行的下一次会议上讨论这一问题。来自天文学家的这种基层压力是各国开始讨论这个问题的主要原因。“辩论必须在国际论坛上进行，”来自荷兰莱顿大学的空间法研究员 Tanja Masson-Zwaan如是说。
与此同时，天文学家正在研究解决卫星星座干扰问题的其他方法。其中包括开发卫星位置数据库来预测卫星何时会从头顶飞过——这样望远镜就可以暂时避开那部分天空——以及从图像中清除卫星轨迹的软件等。
另一些人正在努力让更多的声音加入到关于人造巨型星座的讨论中，这样就不会被西方天文学家所主导。加州旧金山大学的天文学家Aparna Venkatesan说，许多原住民群体有着与星体交织在一起的深厚文化历史。他正在努力让人们听到这些声音。而卫星条痕的出现可能会损害这种文化认同。
但是时间紧迫。SpaceX公司正在发射新一批的星链卫星——每批大约60颗卫星，有时一个月发射好几次。“人们花了数年时间来建立联系，但与此同时卫星仍在不断发射，”Venkatesan说。“这就好像我们正在解决三年前的问题。”
参考文献：
1. Hainaut, O. R. & Williams, A. P. Astron. Astrophys. 636, A121 (2020).
原文以Astronomers push for global debate on giant satellite swarms标题发表在2021年7月21日的《自然》的新闻版块上
© nature
doi: 10.1038/d41586-021-01954-4