人造衛(wèi)星污染星空怎么回事？人造衛(wèi)星污染星空原因是什么？

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、擔心、質(zhì)疑。

仰望星空的世界明顯分成了兩派：星鏈粉絲團VS星鏈反對派。反對者認為，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。美國天文學會近日發(fā)表聲明稱，希望各方共同努力，正確評估其風險并確定適當?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，被觀測到的情況會越來越少。

天文學家：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。”中國科學院紫金山天文臺近地天體望遠鏡團組首席科學家趙海斌研究員表示，目前天文學家所關(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望遠鏡，或者反射到大氣中間接影響望遠鏡的探測極限。

趙海斌說，空間站等目標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)爆炸鏈式反應(yīng)，將導致空間的不可持續(xù)利用。

破解之道：出臺規(guī)范措施，讓航天與天文共發(fā)展

“天文學界的擔心不是完全沒有道理。”中國科學院空天信息研究院海南研究院執(zhí)行院長楊天梁認為，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)責成星鏈團隊研究如何降低衛(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鏡電磁波寧靜區(qū)保護辦法》等一系列地方性法規(guī)。

張耀認為，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）