本文來自微信公衆号“矽谷101”（ID：svstyle）
采訪｜泓君 文字｜胡少陽
「如果有一天地球被小行星撞了，天文學家沒有提供足夠的預警時間，千萬不要怪他們，你該去找那些發衛星的公司。」美國亞利桑那大學天文學與天體實體學博士呂建偉在做客播客《矽谷101》的采訪中提到。
這裡的「發衛星的公司」，指的是埃隆·馬斯克建立的 SpaceX 推出的星鍊計劃。通過向近地軌道發射衆多小衛星，來搭建太空高速網際網路。已經持續有天文學家回報，馬斯克的星鍊計劃正在對地面天文觀測，産生毀滅性的影響，一些科研項目完全無法進行。
圖｜星鍊衛星 來自：wikimedia
巧合的是，2021 年 12 月底， Netflix 上映了一部名為《Don't Look Up》的科幻諷刺電影，講述一顆珠穆朗瑪峰大小的彗星，即将撞向地球，人類卻還沉浸在政治鬥争，和娛樂至死的生活中。
小行星撞擊地球并不是科幻電影的想象，就在兩個月前，美國宇航局還開展了世界上首次行星防禦測試任務，如果未來預測到地外天體即将撞擊地球，嘗試能否改變小行星軌道。
圖 ｜ DART 任務示意圖 來自：NASA/Johns Hopkins Applied Physics Lab
星鍊雖然能給偏遠地區提供高速的太空網際網路，但對人類探索宇宙也有着諸多負面影響。截止 2022 年 1 月 15 日，在星鍊發射的 1993 顆衛星中，有 1469 顆正常運作，有 200 多顆衛星已經失聯，失聯比例高達 10%。這些失聯的衛星成為了太空垃圾，當人類向太空發射航天器或者太空望遠鏡時，首先需要沖破這層太空垃圾的幹擾。
除了影響航空安全，星鍊對天文學的影響更甚。星鍊正在對天文觀測産生哪些具體的影響，是否有解決的辦法？以下是播客《矽谷101》主持人泓君，與美國亞利桑那大學天文學與天體實體學博士呂建偉，和哈佛-史密森天體實體中心博士後龍鳳的訪談精選。
01 星鍊對地面觀測的四大影響
《矽谷101》：去年聖誕節，人類曆史上最貴的太空望遠鏡，詹姆斯韋伯太空望遠鏡發射升空，此時近地軌道已經有 1469 多顆星鍊衛星，并且 SpaceX 還将不斷發射。你覺得星鍊對剛升空的詹姆斯韋伯望遠鏡影響大嗎？
呂建偉 ：地球周圍的人造天體或者人造殘骸，會對韋伯望遠鏡的發射産生負面影響，但目前來說，這些影響比較有限，韋伯太空望遠鏡發射後的幾分鐘内，它就會飛向拉格朗日 L2 點。根據 NASA 的計劃，韋伯太空望遠鏡預計将在 1 月 23 日抵達拉格朗日 L2 點。這個地點距地球近 150 萬公裡，是以不用擔心地球的人造天體對它的影響。
圖 ｜ 韋伯望遠鏡的飛行進度 來自：NASA
但星鍊包括它們的殘骸，對一些運作在近地軌道的望遠鏡和常見衛星，有很大的影響。
為避免與 SpaceX 的星鍊相撞，中國的太空站在去年就有兩次，不得不調整運作軌道，是以星鍊對宇航員的生存安全是一個挑戰。2019 年，歐洲的 Aeolus 衛星差點與一顆星鍊衛星相撞。
星鍊中小衛星的數目非常多，而且他們的軌道不好預測。你問 SpaceX 的人，他們都未必知道星鍊中某顆衛星，在幾時幾刻出現在什麼位置。
中國、美國、和歐洲有很多的企業，計劃通過自己的「星鍊計劃」，來打造全球網際網路。是以從長遠角度來看，如果這方面的産業沒有任何限制，在不久的将來，天上可能同時會出現幾十到數百萬顆小衛星。随着時間的推移，他們會産生各種各樣的碎片，給近地宇航安全帶來很大問題。
我們做天文的人，并不讨厭馬斯克本人，但對這種星鍊計劃非常讨厭，他們對天文的影響真是深惡痛絕。
首先星鍊衛星的反射光可能會燒壞天文望遠鏡。盡管人眼看起來星鍊衛星比較暗，但對于靈敏的天文望遠鏡來說，他們非常非常亮。很多天文望鏡的探測器很靈敏，以至于一些肉眼看不到的恒星，都需要規避，否則天文望遠鏡的探測器，會被那些恒星發的光照燒壞。
SpaceX 的星鍊對天文學家來說到底有多亮？打個比方，你在一個安靜的圖書館裡讀書，或者屏息凝神地，尋找一個小動物。SpaceX 的星鍊就像突然沖過來一個敲鑼打鼓，帶着大喇叭的人，對你吼個不停。他剛走，又來了一個敲鑼打鼓的人，并不斷循環下去，無奈的是，你不知道這些人什麼時候來，什麼時候走。星鍊的軌道可以去猜，但是不能完全規避。
圖 ｜ 20 分鐘内出現的 39 顆星鍊衛星，由 202 張照片合成 來自：SatTrackCam Leiden
第二，星鍊中的一顆近地小衛星通過後，可能會導緻之前觀測數個小時的資料完全不能用。天文學家如果想觀測一個遙遠的天體，通常的做法是把望遠鏡，指向天體所在位置，進行長時間曝光，盯着那個天區不停地看和拍照。短一點半個小時，長一點幾個小時，甚至好幾天就一直盯在那個方向。小衛星産生的強信号，會把觀測星體的星光信号污染，于是你不确定看到的資料，是來自觀測星體，還是小衛星。
過去某個天區突然出現了光變信号，大家通常認為，那裡可能出現了超新星，或者有個什麼新的天體突然誕生了。但 SpaceX 的星鍊出現後，這個光變信号，很可能來自一個小衛星殘骸的太陽反射光。
第三，有一些千年甚至萬年一遇的天文現象可能被錯過。做系外行星研究的科學家們，比較關心恒星周圍的行星。經典的探測辦法是盯着一個恒星反複觀測，記錄恒星發的光，與随時間變化的曲線，這需要長時間穩定地對該天區進行監測。如果突然出現星鍊衛星，會導緻光變曲線突然産生異常信号，你無法确定這是否是正常資料。
我自己編了個笑話，10 ～20 年之後，整晚都有幾百萬顆星鍊衛星和其他小衛星在天上飛來飛去。天文學家們花一晚上進行天文觀測，第二天兩個天文學家交流結果。一個說我今天晚上數到了幾百顆星鍊衛星。另外一個天文學家興奮地說，我也數到了這麼多。但發現其中一顆好像發生了碰撞，這成了他們最大的發現，但并沒有發現任何新宇宙現象。
龍鳳：這些近地人造衛星，雖然對韋伯太空望遠鏡不會有太大影響，但對幾乎所有的地面望遠鏡影響很大。
再補充一點，影響的不僅是光學望遠鏡，還影響到了常在夜間觀測使用的射電望遠鏡。據說星鍊的通訊頻率是跟我們射電觀測的某個頻率完全重合，就意味着我們幾乎接收不到，天空中那個頻率發出的信号，信号完全被覆寫。
雖然我們可以用太空望遠鏡作為替代方案，但它東西太昂貴了，而且成功率太低。是以對天文觀測來說，地面的這些望遠鏡還是主要依賴的裝置，是以星鍊對我們的影響其實還是蠻大的。
02 立法、塗黑衛星，并不解決燃眉之急
《矽谷101》：SpaceX 的星鍊在設計時，有沒有考慮天文觀測的問題，還是說他們沒有辦法解決這個問題？
呂建偉 ：其實我稍微知道一點資訊，我們這邊的天文學家，也有人專門負責研究星鍊，這類衛星對天文學的影響。現在美國的天文學會，還包括有一些國際性的政府間合作組織，也逐漸開始在這方面進行一些前期探索，未來可能還會頒布一些法規。
我覺得 SpaceX 在計劃這個項目時，沒有考慮那麼多，他們主要目的還是為了實作商業價值。極個别做天文的人，可能意識到這是一個問題，但他沒有預判到星鍊系統發展速度這麼快。
美國天文學每十年會做一個規劃。今年剛出來一個叫 Decadal Survey on Astronomy and Astrophysics 2020 的規劃，十年前星鍊衛星完全不存在，是以沒有人關心這件事情。直到最近的一兩年，大家才終于意識到，這是一個非常嚴重的問題。是以今年的這個規劃，有很大篇幅讨論這方面的解決方案，遺憾的是篇幅比較有限。
現在天文學家與 SpaceX 進行過了溝通，SpaceX 采取了臨時措施，對新一批的星鍊進行表面塗色，比如說把他們漆成黑色，降低衛星被照射後的亮度，但上色之後還是很亮。
圖 ｜ 四顆星鍊衛星 其中 Starlink 1030 經過表面塗色後亮度有所降低 來自：SatTrackCam Leiden
另外一個跟紅外有關系，因為能量不會消失，把光學波段的能量降低，它的紅外波段能量就會變強。是以你讓光學天文學家稍微滿意了一點，但紅外天文學家又開始生氣了。最終的解決辦法，我其實也不是很清楚，從紅外學家的角度看，需要把整個衛星都做得非常冷，才能解決問題。但事實上，這種方式會導緻成本過高，以緻完全不可實作。
《矽谷101》：SpaceX 在非常頻繁地發星鍊衛星。他們知道了對天文觀測的影響後，會降低衛星發射頻率嗎？
呂建偉：不光是 SpaceX 的星鍊，很多國家的政府，或者一些比較有遠見的企業家，都覺得這個可能是未來重要的發展方向，是以有政府和企業會推動類似的項目。大機率在兩三年之内就可以看到多個星座系統上天，那會對天文學帶來什麼影響，我個人非常悲觀。
龍鳳：可以說是颠覆性的影響。現在接收光學波段的大陸巡天望遠鏡，已經受了很大的影響，甚至有的科學目标完全沒有辦法做。我個人覺得其實挺諷刺，通過衛星接入網絡，是一個挺酷的實踐，它通過技術手段讓人類的生活變得更好。但反過來，這給天文學的發展打造了一個黑域，反而鎖死了人類從地面探索宇宙的腳步。
圖 ｜ 星鍊信号接收器 來自：SpaceX
03 小行星撞擊地球正變得不可預測
《矽谷101》：在《文明之光還是文明之鎖？馬斯克的星鍊公測了》這期節目中，探讨了星鍊産生大量的太空垃圾對天文觀測的影響，這确實是一件挺沖突的事情。
呂建偉：在幾年之後，地面天文學家看 SpaceX 的星鍊在天上飛來飛去，他們的心情估計跟農民伯伯看到遮天蔽日的蝗蟲，滿天飄來飄去一樣，煩得不得了，也沒什麼辦法。
龍鳳：我覺得這些星鍊衛星是會一定程度，影響我們人類，因為天文學家需要觀測一些快速移動的小天體，判斷他們撞擊地球的機率。但如果在天空中一直有快速移動的衛星，我們幾乎不可能實作對這種天體的測量。是以也不知道哪天哪顆隕石就撞上了我們了。
《矽谷101》：最近有部科幻題材的諷刺電影《Don't Look Up》，講天文學家觀測到彗星即将撞擊地球，人類還沉浸在各種政治鬥争中，這會成為現實嗎？
呂建偉 ：我個人覺得這部電影還是樂觀了一點，現在星鍊這樣的衛星計劃特别多，天文學家在第一步，就不發現不了對地球有威脅的天體。
龍鳳：你要在那麼多快速移動的衛星裡，找到那一顆移動的天體，這就很困難。
呂建偉 ：搜尋這種近地天體，需要在日落和日出時進行，對全天進行很詳細的觀測。那時也是像星鍊這種低軌衛星最亮的時候。是以原先沒有這種星鍊衛星時，搜尋近地天體都已經是比較艱辛的工作了，就像大海撈針一樣。
現在星鍊上天之後，就相當于在大海撈針的狀況下，又扔了很多很多的假目标。是以如果說有一天地球被小行星撞了，天文學家沒有提供足夠的預警時間，千萬不要怪他們，你該去找那些發衛星的公司。
注：部分圖檔來源于網絡
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