天文学家如何克服卫星巨型星座带来的伤害？
但两项发展改变了这一局面。第一个是电力照明，这导致城市、城镇甚至农村地区从地面发出的光比天空中所有东西的总和还要多。目前，地球上只有一小部分人口可以在夜间用肉眼看到数百颗星星。但第二项发展——人造卫星——只是最近才出现，它只是从太空时代开始才影响夜空。到2019年初，现役卫星约2000颗；到本世纪末，这一数字预计将超过65438+万。这不仅将永远改变天文学，也将永远改变人类与太空的关系。在过去的几周里，美国天文学会和欧洲天文学会都举行了夏季会议，许多科学家和专业人士分享了卫星和天文学交叉领域的最新消息和挑战。这是大家都应该知道的。
太空是个大地方，但近地轨道不是。一旦我们在地球大气层之外冒险，我们发现我们不再局限于地球表面上方的一小块空间，而是可以占据我们最喜欢的三维空间中的任何位置。
在几百公里以上，轨道卫星可以保持稳定几个月、几年、几十年或更长时间，这取决于它们的设备。走得越远，一次可以覆盖的地球越多，但是离地球越近越好。你越接近:
然而，不利的一面是，低地球轨道已经充满了活跃和不活跃的卫星，以及我们大多数的空间碎片。你离地球越近，你需要越多的卫星来覆盖全球。而且，特别是你在地球表面上方约300公里到约600公里(近地轨道最低)之间的狭小空间放置的卫星越多，卫星之间发生碰撞的风险就越大，单次碰撞引发碰撞连锁反应的可能性就越高。
照片2018中显示的维拉c鲁宾天文台LSST目前正在建设中，接近准备第一次观测。即使卫星变暗，遮阳板和轨道高度遵循太空探索技术公司的既定计划，这个世界一流、史无前例的天文台也将被迫改变运行方式，考虑Starlink。(LSST项目/国家科学基金会/AURA)
2019之前的天文学。尽管光污染和卫星都影响了天文学，但我们长期以来一直有一些相对成功的缓解措施来应对它们。我们最先进的地面望远镜主要是在黑暗天空的保护和当地社区的支持下建造的——至少在过去的半个世纪里是这样。天基望远镜在很大程度上不受陆地光污染的影响，偶尔出现的卫星，无论是微弱还是明亮，也只会暂时影响不到1%的图像，即使使用大型宽视场望远镜。
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2019 165438+10月18日，约19颗Starlink卫星经过Cerro Tololo美国天文台，以真实可测量的方式干扰天文观测，阻碍科学研究。如果太空探索技术公司、OneWeb和其他卫星提供商的当前计划按计划进行，对天文学的影响将是非凡的。(CLARAE MART？NEZ五世？巴斯克斯/ CTIO)
千百年来，每当我们面对万里晴空无云无月的夜晚，全人类都能见证黑暗原始天空的一切美好。从地球上的任何地方，你都可以同时看到数以千计的恒星，以及银河系，少数其他星系，甚至许多星云，星团和其他深空物体的错综复杂的特征。随着望远镜以及后来的摄影技术和设备的出现，这些数字爆炸了。我们对遥远宇宙的看法只受到我们的技术和投资的限制。
但两项发展改变了这一局面。第一个是电力照明，这导致城市、城镇甚至农村地区从地面发出的光比天空中所有东西的总和还要多。目前，地球上只有一小部分人口可以在夜间用肉眼看到数百颗星星。但第二项发展——人造卫星——只是最近才出现，它只是从太空时代开始才影响夜空。到2019年初，现役卫星约2000颗；到本世纪末，这一数字预计将超过65438+万。这不仅将永远改变天文学，也将永远改变人类与太空的关系。在过去的几周里，美国天文学会和欧洲天文学会都举行了夏季会议，许多科学家和专业人士分享了卫星和天文学交叉领域的最新消息和挑战。这是大家都应该知道的。
自2019以来，数以千计的人造物体——其中近一半已经发射——占据了近地和中地轨道。这幅图像中的每个黑点显示了一颗运行中的卫星、一颗不活动的卫星或一个足够大的碎片。当前和计划中的5G卫星将大大增加从地球进行光学、红外和无线电观测以及从太空进行地球观测的卫星数量和影响，并增加凯斯勒综合征的可能性。地球同步卫星比这里显示的最低地球轨道卫星远50到100倍。(美国国家航空航天局插图由轨道碎片计划办公室提供)
太空是个大地方，但近地轨道不是。一旦我们在地球大气层之外冒险，我们发现我们不再局限于地球表面上方的一小块空间，而是可以占据我们最喜欢的三维空间中的任何位置。
在几百公里以上，轨道卫星可以保持稳定几个月、几年、几十年或更长时间，这取决于它们的设备。走得越远，一次可以覆盖的地球越多，但是离地球越近越好。你越接近:
然而，不利的一面是，低地球轨道已经充满了活跃和不活跃的卫星，以及我们大多数的空间碎片。你离地球越近，你需要越多的卫星来覆盖全球。而且，特别是你在地球表面上方约300公里到约600公里(近地轨道最低)之间的狭小空间放置的卫星越多，卫星之间发生碰撞的风险就越大，单次碰撞引发碰撞连锁反应的可能性就越高。
照片2018中显示的维拉c鲁宾天文台LSST目前正在建设中，接近准备第一次观测。即使卫星变暗，遮阳板和轨道高度遵循太空探索技术公司的既定计划，这个世界一流、史无前例的天文台也将被迫改变运行方式，考虑Starlink。(LSST项目/国家科学基金会/AURA)
2019之前的天文学。尽管光污染和卫星都影响了天文学，但我们长期以来一直有一些相对成功的缓解措施来应对它们。我们最先进的地面望远镜主要是在黑暗天空的保护和当地社区的支持下建造的——至少在过去的半个世纪里是这样。天基望远镜在很大程度上不受陆地光污染的影响，偶尔出现的卫星，无论是微弱还是明亮，也只会暂时影响不到1%的图像，即使使用大型宽视场望远镜。
天文学家减少卫星影响的部分原因是通过跟踪计划。由于人类对万有引力定律和地球外逸层对卫星衰变的影响的了解，以及我们对那里的物体跟踪的彻底性和准确性，天文学家可以计划他们每天晚上的观测，以最大限度地减少卫星在收集有价值的科学数据时的干扰。由于只有几千颗卫星，甚至是非活动卫星和大块空间碎片，这些不同干预措施的结合使天文学家能够将损失降至最低。
卫星巨型星座。然而从2019开始，情况开始发生巨变。太空探索技术公司新Starlink卫星的首次发射是旨在提供现代全球互联网覆盖的一系列卫星巨型星座中的第一颗，这对天文学和民用界是一个直接的冲击。这些新卫星是:
仅太空探索技术公司一国就计划在低地球轨道部署总共42，000颗卫星。虽然他们做了一些缓解措施，但他们目前的卫星仍然勉强达到或略低于黑暗天空中肉眼可见的阈值。当考虑其他计划中的供应商时——包括OneWeb、Kuiper/Amazon以及来自中国、日本和其他国家的项目——根据国家科学基金会NOIRLab的Connie Walker博士的说法，在我们的短期未来，似乎有可能出现超过65，438+000，000颗卫星。
天文之夜，500公里(橙色)和10000公里(蓝色)模拟的1000卫星星座可见的卫星数量。注意一下地球阴影是如何将低空卫星的影响降低到夜间几个小时的，即使是在夏天，高空星座也永远达不到这个标志。(帕特·塞策尔，发表于AAS237)
但到目前为止，最大的伤害是专业天文学造成的。每一颗经过现代望远镜视野的卫星都会:
科学的损失还无法衡量，但现实的估计是戏剧性的。即将到来的维拉·c·鲁宾天文台——有史以来设计的最大、最快和最广的全天巡天——将在其估计的30-40%的图像中有卫星轨迹。它最适合测量的是那些受这些卫星轨道影响最大的物体:随时间变化的物体，位置随时间变化的物体，以及随时间变亮和/或变暗的瞬时物体。识别和跟踪潜在危险的小行星可能不再可能，我们几乎肯定会失去一些我们甚至不知道的科学发现。