人造衛(wèi)星污染星空怎么回事 人造衛(wèi)星污染星空該怎么解決

自從SpaceX發(fā)射首批星鏈衛(wèi)星（StarLink），夜空中前所未見地顯現(xiàn)一列“星空小火車”，在全球范圍內(nèi)引發(fā)一連串的疑問、擔(dān)心、質(zhì)疑。

仰望星空的世界明顯分成了兩派：星鏈粉絲團(tuán)VS星鏈反對派。反對者認(rèn)為，60顆星鏈衛(wèi)星既然能夠形成一連串“星空虛線”，一旦星鏈星座全都部署完成，12000顆衛(wèi)星勢必造成網(wǎng)狀密布，破壞原本純美無瑕的星空，這是觀星者的最大公害，天文觀測的災(zāi)難。美國天文學(xué)會近日發(fā)表聲明稱，希望各方共同努力，正確評估其風(fēng)險并確定適當(dāng)?shù)木徑獯胧?/p>

航天人士：衛(wèi)星姿態(tài)尚不穩(wěn)，未來光污染將降低

微納星空科技有限公司經(jīng)理周鑫分析，目前看，衛(wèi)星對地面觀測帶來的影響包括遮擋和反射兩種形式。但是，客觀來看，遮擋的效應(yīng)通常不明顯，翼展10米運行在500公里高度的衛(wèi)星，在地面上看視場角最大只有4角秒左右，而一般人的視覺分辨率在3—5角分（180—300角秒）之間，因此肉眼幾乎不可能發(fā)現(xiàn)夜空中的某個快速移動的點遮擋了夜空，當(dāng)然國際空間站之類的龐然大物還是有可能被發(fā)現(xiàn)的。

“除遮擋的效應(yīng)外，如果衛(wèi)星運行到達(dá)特定的軌道和角度，可能正好將陽光反射向地面，這時地面會很容易觀測到。”他表示，對于多數(shù)衛(wèi)星，由于衛(wèi)星電能都是來自太陽能電池片，因此衛(wèi)星面積最大的部分即太陽翼始終都是對著太陽，其他部分的反射光被地面觀測到的概率事實上很低；但是另一方面，近年來國內(nèi)外已經(jīng)有一些公司（如俄羅斯Start Rocket公司）試圖通過衛(wèi)星自發(fā)光或是反射太陽光的形式從事一些商業(yè)或娛樂活動，例如廣告、宣傳等，這類有意為之的衛(wèi)星確實可能對地面的天文觀測產(chǎn)生比較明顯的影響。

周鑫認(rèn)為，目前正常運行的衛(wèi)星對夜空產(chǎn)生的影響幾乎很難被覺察到，借助望遠(yuǎn)鏡等設(shè)備雖說能夠觀測到，但是考慮到近地軌道衛(wèi)星相對地面的速度是7公里/秒以上，干擾的效果在視野中會迅速消失。對于專業(yè)人士更是可以通過衛(wèi)星的軌道數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的修正和去除，美國北美防空司令部即NORAD網(wǎng)站上記錄了所有已知人造衛(wèi)星的軌道數(shù)據(jù)。另一方面，以產(chǎn)生地面視覺效果為目的的衛(wèi)星則確實有可能產(chǎn)生比較明顯的影響。

據(jù)科學(xué)家們分析，目前星鏈衛(wèi)星被大量觀察到有兩個方面的原因：一是衛(wèi)星還沒有建立穩(wěn)定姿態(tài)、太陽翼沒有完成對太陽定向，較大面積的太陽翼產(chǎn)生的反射效應(yīng)比較明顯；二是衛(wèi)星尚在部署階段，沒有完全在太空“鋪開”而處于“扎堆”狀態(tài)，容易被觀測到，后續(xù)隨著衛(wèi)星逐漸建立穩(wěn)定姿態(tài)、衛(wèi)星星座部署的推進(jìn)，被觀測到的情況會越來越少。

天文學(xué)家：有輻射有碎片，必然影響天文觀測

“類似星鏈計劃這樣的項目，要說對于天文觀測完全沒有影響是不可能的。”中國科學(xué)院紫金山天文臺近地天體望遠(yuǎn)鏡團(tuán)組首席科學(xué)家趙海斌研究員表示，目前天文學(xué)家所關(guān)注的光污染主要是燈光污染，是人類的活動所需的燈光直接影響光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，或者反射到大氣中間接影響望遠(yuǎn)鏡的探測極限。

趙海斌說，空間站等目標(biāo)也會對觀測圖像造成污染，在天文觀測圖像中就能看到相關(guān)人造天體，影響的是局部的星場。其實，飛機的經(jīng)過也會影響天文觀測，污染還會更大一些。類似星鏈計劃的項目，會在某個時間對某一塊天區(qū)產(chǎn)生“污染”，從而降低了天文學(xué)家觀測時這塊天區(qū)的可用性。

人造天體對天文觀測的影響不僅是可見光污染。從事空間碎片研究的中國科學(xué)院國家天文臺副研究員張耀在接受科技日報記者采訪時說，以“中國天眼”500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（FAST）工程為例，為了避免FAST觀測任務(wù)受到衛(wèi)星過境時發(fā)射的或者轉(zhuǎn)發(fā)的信號的影響，工程人員做觀測任務(wù)計劃時會提前進(jìn)行衛(wèi)星過境分析，將衛(wèi)星過境的時段列為不可觀測時間段，防止其信號干擾FAST的正常觀測，甚至損害接收機。所以，大量的衛(wèi)星星座項目對射電天文領(lǐng)域的探測是有較大影響的。

“除了對射電天文的影響，大量的衛(wèi)星組網(wǎng)項目對整個空間環(huán)境的影響也很大。”張耀表示，12000顆星鏈衛(wèi)星主要運行在高度為500公里到600公里的軌道，造成該軌道附近衛(wèi)星之間十分擁擠，相互之間的碰撞幾率大大增加，從而造成更多的空間碎片。如果不采取一些相對應(yīng)的減緩措施，若出現(xiàn)爆炸鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，將導(dǎo)致空間的不可持續(xù)利用。

破解之道：出臺規(guī)范措施，讓航天與天文共發(fā)展

“天文學(xué)界的擔(dān)心不是完全沒有道理。”中國科學(xué)院空天信息研究院海南研究院執(zhí)行院長楊天梁認(rèn)為，天文界和航天界都應(yīng)客觀辯證地分析問題。隨著航天航空技術(shù)的發(fā)展，各方面成本大大降低，天文觀測的成本也會降低，航天界應(yīng)充分考慮并盡量減少污染，天文界在條件具備后也可考慮把觀測平臺架到外太空去。

“衛(wèi)星部署所帶來的光污染通過某些技術(shù)手段應(yīng)該可以解決。”開采夫(杭州)科技有限公司首席運營官李政表示，“而且衛(wèi)星也是一種有效的天文觀測手段。充分利用新技術(shù)可以實現(xiàn)更好的天文觀測。衛(wèi)星業(yè)的發(fā)展會對天文衛(wèi)星的發(fā)展產(chǎn)生積極作用。”

張耀認(rèn)為，為減少干擾，把觀測站點從陸地轉(zhuǎn)移到太空，不失為一個好辦法。這樣的好處會很多，避免了地基觀測的地域、天氣、大氣、光污染限制，同樣的儀器性能指標(biāo)能夠獲得更精確的觀測數(shù)據(jù)。GAIA衛(wèi)星、NEOWISE衛(wèi)星等就是將巡天觀測設(shè)備和近地天體觀測設(shè)備從地面搬到空間，獲得了更多的有效觀測數(shù)據(jù)，取得了更加豐富的科學(xué)產(chǎn)出。

如何從源頭上減少干擾？不久前，SpaceX首席執(zhí)行官埃隆·馬斯克曾回應(yīng)“觀星污染說”，表示他已經(jīng)責(zé)成星鏈團(tuán)隊研究如何降低衛(wèi)星反射率。下一批星鏈衛(wèi)星很可能會減少甚至完全消除星閃現(xiàn)象。

張耀表示，目前國際上有三個組織發(fā)布了關(guān)于抑制空間碎片產(chǎn)生、保護(hù)空間環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的法規(guī)規(guī)范，但是都沒有太強的約束性。同時歐盟、美國、俄羅斯、中國等也相應(yīng)制定了區(qū)域性或者國家的相關(guān)政策，保障航天活動的可持續(xù)發(fā)展。目前各國制定的政策和法規(guī)，大部分是從航天角度針對在航天發(fā)射、衛(wèi)星在軌任務(wù)運行和任務(wù)后棄置三個階段抑制碎片制定的。從天文觀測方面來看，主要是各個地方政府為了保護(hù)地面測站的觀測環(huán)境會制定相應(yīng)的地方性規(guī)章制度，例如貴州省為保障FAST觀測，專門制定了《貴州省500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡電磁波寧靜區(qū)保護(hù)辦法》等一系列地方性法規(guī)。

張耀認(rèn)為，商業(yè)航天的興起是一個大趨勢，無法避免。作為政府管理部門來說，應(yīng)制定相應(yīng)的規(guī)范措施，引導(dǎo)商業(yè)航天規(guī)范有序發(fā)展。做到既發(fā)揮其優(yōu)勢，也能夠讓航天與天文研究等和諧發(fā)展。（王祝華 記者 江東洲 劉 昊）