研究量化卫星亮度挑战地面天文学

在世界任何地方访问互联网或使用移动电话的能力越来越被认为是理所当然的，但互联网和支持全球通信网络的电信卫星的亮度可能会给地面天文学带来问题。伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校航天工程师西格弗里德·埃格尔协调了一项国际研究，证实最近部署的卫星与肉眼看到的星星一样明亮。

“根据我们的观察，我们了解到ASTSpaceMobile的BlueWalker3(一颗星座原型卫星，配有大约700平方英尺的相控阵天线)达到了0.4等的峰值亮度，使其成为夜空中最亮的物体之一，”埃格尔说道。“虽然这打破了纪录，但卫星本身并不是我们唯一关心的问题。未跟踪的运载火箭适配器的视星等为5.5等，这也比国际天文学联合会建议的7等更亮。”

作为比较，我们用肉眼看到的星星的亮度在-1到6星等之间，负1是最亮的。最亮的恒星天狼星的亮度为负1等。像金星这样的行星有时会更亮一点，接近负4等，但我们能看到的最暗的恒星大约为6等。

观看由三颗卫星组成的星空视频：BlueWalker3，时间为19:52:45、19:52:56、19:53:18、19:53:29;Starlink-4781在19:52:54和19:53:26可见，领先BlueWalker3;Starlink-4016与BlueWalker3平行，时间为19:53:34。视频提供：MarcoLangbroek，代尔夫特技术大学。

“人们可能会认为，如果有明亮的恒星，再多几颗明亮的卫星也不会产生什么影响。但有几家公司计划发射星座，”埃格尔说。“例如，星链已经获得发射数千颗卫星的许可，但他们最终可能会获得数万颗卫星的全部请求。

“这只是一个卫星星座。欧洲和中国想要自己的卫星星座，俄罗斯也是如此。仅美国正在与FCC谈判的卫星就在不久的将来发射了40万颗卫星。你只能发射1,000颗卫星。”用肉眼看到。添加40万颗移动的明亮卫星可能会彻底改变夜空。”

Eggl是国际天文学联合会保护黑暗和安静天空免受卫星星座干扰中心(IAU)的成员。

埃格尔说：“BlueWalker3非常明亮，以至于鲁宾天文台等大多数大型望远镜都认为它可以消除大部分曝光。”“出于同样的原因，他们已经不得不避免观测火星和金星，但我们知道行星在哪里，这样我们就可以躲避它们。我们无法提前几年准确预测所有卫星的位置。只能接受多发性数据丢失的情况。”耗资数十亿美元的天文台也不是一个选择。”

他说，虽然卫星不一定会损坏望远镜的CCD或电荷耦合器件，但它们仍然会因条纹而导致数据丢失。极其明亮的卫星可能会破坏整个视野，就像试图凝视星空时有人定期用手电筒照射你的眼睛一样。

Eggl表示，正在与伊利诺伊州先进空间系统实验室和SpaceX等卫星运营商合作探索解决该问题的几种方法。

“星链正在考虑让卫星表面变暗，这样可以吸收更多并反射更少的可见光。但是吸收会产生热量。然后卫星必须发射红外光，这意味着光学波长的观测不会有那么大的问题，但红外观测可能会。而热量是我们在太空中遇到的最大的工程问题之一。因此，将所有东西涂成黑色都会产生影响，”他说。

SpaceX的另一个想法是利用介质镜使卫星的太阳能电池板更具反射性。这些镜子可以让卫星改变反射方向，使其不会直接指向地球。

埃格尔说：“如果SpaceX能够使太阳能电池板指向不同的方向以避免闪烁，或者使用这些镜子技巧，他们可能会解决我们在星链卫星光学耀斑方面遇到的许多问题。”“对于其他提供商来说，事情就没那么容易了。AST拥有巨大的卫星，有数百平方英尺的电子相控阵，他们需要与地面上的手机进行通信。如果他们把卫星做得更小，更多的无线电信号就会泄漏通过所谓的“旁瓣”可能会影响射电天文学站点。

Eggl表示，AST还更愿意让卫星保持指向地球表面，以实现最大效率。Starlink解决方案可能不容易转化为AST卫星，因此需要新的缓解策略。

“我们正在尽可能与航天工业合作，”他说。“我们希望共同解决这个问题，因此这是每个人都可以参与的协作努力，因为这是完成工作的最快途径。”

这项名为“超亮星座卫星的光学观测”的研究由SangeethaNandakumar、SiegfriedEggl、JeremyTregloan-Reed等人撰写。它发表在《自然》杂志上。DOI:10.1038/s41586-023-06672-7

博士学生Nandakumar分析了该中心即将发表的第一项国际研究的数据。Nandakumar与JeremyTregloan-Reed在智利阿塔卡马大学合作。