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天文学家和超级星座学会相处

Patricia Cooper上一次参加美国天文学会的会议时,她不确定自己会陷入什么境地

那是2020年1月,当时担任SpaceX副总裁的库珀同意代表该公司参加会议上的小组讨论,讨论卫星星座可能给天文学家带来的干扰

六个多月前,太空探索技术公司首次发射了60颗星链卫星,这些卫星在夜空中随处可见,这让天文学家感到担忧,他们担心数以万计的此类卫星会对他们的观测造成什么影响。“我一直听到的词是‘走进狮子窝’,”她回忆起小组的准备工作。“我们不知道会发生什么:干草叉、烂番茄?”

尽管社交媒体引发了公众的强烈抗议,但美国天文学会(AAS)会议上的实际讨论是礼貌和建设性的。“这预示着我们现在的工作方式,”现在是顾问的库珀在1月10日于新奥尔良举行的最近一次AAS会议上说

在最初讨论后的四年里,天文学界与SpaceX和其他公司合作,研究如何在短期内减轻巨型星座对光学和射电天文学的影响,同时寻求长期的监管解决方案

天文学家在AAS会议上明确表示,卫星干扰天文学的问题尚未解决。国际天文学联合会保护黑暗安静的天空免受卫星星座干扰中心(CPS)联合主任康妮·沃克说:“有一些不太好的消息,也有一些好消息。”。她说,不太好的消息是卫星的数量“呈指数级增长”

“好消息是,公司越来越意识到这种情况,”她继续说道。“其中一些公司愿意采取缓解措施,将星等降到7等以下。”这种亮度使卫星肉眼看不见,并减少了它们对敏感天文仪器的影响

库珀说,在最初对星链的担忧之后,这些努力源于“大量的学术研究和技术分析”。其中大部分是由2022年成立的CPS协调的,该CPS致力于拆除分隔天文和航空航天领域的烟囱。“这是努力理解这一点的工作的一部分,因为这有助于我们采取具体步骤。”

在太空探索技术公司,这意味着要对星链卫星进行设计更改,以减少它们反射到地面的阳光量。该公司最初推出了一款带有黑色油漆的实验性“DarkSat”。“‘把所有东西都涂成黑色,假人’是我们收到的短信之一,”她回忆道。“我们知道这对热问题不起作用。”

太空探索技术公司紧随其后推出了“VisorSats”,其带有遮阳板,可以防止阳光照射到卫星反射性最强的部分。4500多颗星链卫星配备了这些护目镜,她说有些人并不欣赏这一里程碑。“当有一种公司没有承诺的感觉时,跳过这种广泛的工业投资可能是不合法的。”

然而,护目镜会干扰较新的星链卫星上的激光星间链路,因此太空探索技术公司更换了它们,它们像贴纸一样贴在卫星上,将阳光反射离地面。她补充道,该公司正在以成本价向其他公司提供这些镜子贴纸以及定制的黑色油漆。“我见过几家卫星公司参与这项工作。”

天文学家承认像太空探索技术公司这样的公司在自愿的基础上所做的努力。弗吉尼亚大学天文学家、AAS主席凯尔西·约翰逊说:“需要明确的是,工业界不必对我们表现得很好。”。“他们投入了真正的时间、金钱和精力与我们合作,这是他们不必做的。”

虽然太空探索技术公司,迄今为止最大的卫星运营商,仍然是天文学家最担心的问题,但其他星座正在开发中。其中包括亚马逊的柯伊伯计划,该计划于10月发射了前两颗柯伊伯卫星原型卫星,准备部署一个由3200多艘航天器组成的星座

亚马逊Kuiper项目国际团队负责人Chris Hofer在AAS会议上表示,该公司正在遵循星链公司在应对天文干扰方面开辟的道路。“对亚马逊来说,这个问题的时机很好,”他说。“我们仍处于卫星的设计阶段。”

他说,亚马逊最初开发了一种类似星链遮阳板的遮阳板,但决定不再追求。目前,该公司正与多家电介质反射膜供应商合作。该公司在两颗原型卫星中的一颗上安装了这些镜子,但没有对另一颗进行修改,以观察缓解措施的有效性

自10月发射以来,天文学家一直在监测这两颗柯伊伯卫星,但霍弗在1月表示,现在评估它的工作情况还为时过早。与此同时,该公司正在推进航天器设计的其他更改,以降低其亮度。他说:“我们已经在内部对太阳能电池板和我们发现的其他一些东西进行了改变和改进。”

Hofer是CPS“行业中心”的领导者之一,该中心致力于促进天文学家和卫星开发商之间的合作。他说:“在适当的时候联系一家公司是有好处的。”在他们开始设计卫星后,但在卫星全面生产之前,他联系了他们,现在做出改变已经太晚了

虽然许多公司确实自愿与天文学家合作,但没有要求他们这样做。特别令人担忧的是中国的两个超级星座,国网和G60星链,这两个星座加起来提议将25000颗卫星送入轨道。关于这些星座正在采取什么措施(如果有的话)来解决它们的亮度问题,目前几乎没有信息

当被问及与中国星座的讨论时,库珀说:“这是我们在CPS内部讨论过的一个话题。”。“CPS将不得不制定一项战略来应对这一问题。”

即使在国内,天文学家对干扰他们观测的卫星也无能为力。例如,AST太空移动公司于2022年末发射的技术演示卫星“蓝行者3号”。一旦它部署了一个大型相控阵天线,它的亮度有时会增加到0等,与夜空中最亮的恒星相当

蓝行者3号是一个更大卫星星座的原型。哈佛-史密森天体物理中心的乔纳森·麦克道尔说:“监管环境中没有什么能阻止一些公司发射数千或数万颗这样的卫星。”。“我们必须考虑接下来会发生什么。”

任何形式的国家或国际法规,以解决卫星星座对天文学的干扰,都将是一项长期的努力。亚利桑那大学的Richard Green是CPS政策中心的领导人之一,他说,一个问题是弄清楚在一个不断发展的行业中,这些法规应该是什么

他说:“如果没有一家公司能达到7.0等亮度,我们甚至不能提倡一套规则,比如7.0等亮度。”。“我们必须有一个阶段,在这个阶段,我们可以以某种方式将最大的努力编纂成文,并最终制定一些可以满足的法规。”

已经采取了一些小步骤,例如联邦通信委员会要求一些星座的许可证持有人与国家科学基金会就减少对光学和无线电天文学的干扰的步骤达成协调协议。太空探索技术公司去年完成了与美国国家科学基金会的协调协议,霍弗表示,亚马逊预计今年将敲定类似协议

国际努力也进展缓慢。天文学家去年试图在联合国和平利用外层空间委员会(COPUOS)上列入一个关于这一主题的议程项目,成立了一个新的专家组来研究这一主题。外空委以协商一致的方式运作,要求其100多个成员国同意在未来的会议上列入这一主题。俄罗斯表示反对,称其认为没有必要成立一个新的专家组,该提议因此夭折

相反,天文学家们采取了一种不太官方的方式,几个国家召集了一个“之友小组”来支持外空委的讨论。美国国务院空间事务办公室的Ryan Guglietta在AAS会议上表示:“这是一种在联合国主持下举行会议并进行这些讨论的倡导团体。”。“我们的目标是希望将这一点纳入外空委的进程,并确定该议程项目。”

格林说,目前,重点仍然是与工业界的自愿合作。他说:“现在可以做到这一点,并为事情的发展奠定基调。”。“行业最佳实践可以成为一种期望。”

天文学家和航天器工程师在过去四年中没有解决卫星干扰天文学的问题。但是,在同一时期,尽管卫星数量急剧增加,但天空并没有下降,也没有被航天器遮挡

AAS总裁Johnson表示:“这是一个出现危机疲劳的成熟领域。”。“我认为,在可能的时候,我们努力思考成功是非常重要的,即使它们很小。”

她说,这些成功包括通过CPS等努力,以及与行业的自愿合作和美国国家科学基金会的协调协议,致力于解决这一问题的核心志愿者

约翰逊在谈到美国国家科学基金会的协议时说:“这不是灵丹妙药,我也不会争辩说它是,但它也不是什么。”。“有时候不是什么都没有总比什么都没有好。”

然而,她的评论说明了许多天文学家仍然对卫星超级星座感到矛盾。她承认,宽带超级星座承诺提供的连接将对社会有益,并指出AAS的使命声明称,该组织将“增强和分享人类对宇宙的科学理解”

她说:“如果我们想让人类分享这一点,他们就需要接入互联网。”。“我们必须致力于弥合数字鸿沟。”

然而,她质疑超大星座的设计是否是最好的方式。“弥合数字鸿沟不需要数万或数十万颗卫星,”她说,并认为这些系统将主要用于娱乐,就像任何其他消费网络一样。“对我来说,这意味着我们正朝着一个反乌托邦的未来迈进,在这个未来,我们已经无法访问宇宙,人们可以坐在客厅里看墙上的屏幕。”

库珀温和地驳斥了这些论点。“这些系统是有价值的。它们不仅仅是麻烦,”她说,并指出政府对星座的兴趣是为了满足自己的需求

她补充道:“我将击退厄运和悲观情绪,因为这会让你瘫痪。”。“我们真正需要做的是看看有哪些事情是可能的,以及我们需要采取哪些步骤才能实现这一目标。”

她总结说,解决天文学中卫星星座干扰问题的努力仍处于早期阶段。她说:“毫不奇怪,我们已经四年半没有解决这个问题了。我没想到我们会解决。”。“对我来说,重点不是报警,而是共存的道路。”

这篇文章首次出现在《太空新闻》杂志2024年2月号上

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