天文学家和巨型星座学会相处

上次帕特里夏·库珀参加美国天文学会的会议时，她不确定自己正在参加什么会议。

那是 2020 年 XNUMX 月，时任 SpaceX 副总裁的库珀同意代表该公司参加一次关于卫星星座可能为天文学家制造干扰的会议的小组讨论。

六个月多前，SpaceX 首次发射了 60 颗星链卫星，这些卫星在夜空中随处可见，引起了天文学家的警惕，他们担心数以万计的此类卫星会对他们的观测产生影响，引发了这场讨论。 “我经常听到的词是‘进入狮子的巢穴’，”她回忆起该小组的准备工作。 “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且富有建设性的。 “这预示着我们现在的工作方式，”现任顾问的库珀在 10 月 XNUMX 日于新奥尔良举行的最新 AAS 会议上说道。

自最初讨论以来的四年里，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。

拆掉瘦腿管

天文学家在美国天文学会会议上明确表示，卫星对天文学的干扰问题尚未解决。 “有一些不太好的消息，也有一些好消息，”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（CPS）中心联合主任康妮·沃克（Connie Walker）说。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，将地震震级降至七级以下。”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。

库珀表示，在最初对星链的担忧之后，这些努力源于“学术研究和技术分析的大爆发”。其中大部分工作是由 2022 年成立的 CPS 协调的，致力于打破天文学和航空航天领域之间的隔阂。 “这是试图理解这一点的工作的一部分，因为它有助于我们采取具体步骤。”

在 SpaceX，这意味着要对星链卫星的设计进行修改，以减少它们反射到地面的阳光量。该公司首先推出了带有黑色油漆的实验性“DarkSat”。 “‘傻瓜，把所有东西都漆成黑色吧，’这是我们收到的短信之一，”她回忆道。 “我们知道它无法解决热问题。”

SpaceX 紧随其后，推出了“VisorSats”，其遮阳板可以防止阳光到达卫星反射率最高的部分。超过 4,500 颗星链卫星配备了这些护目镜，她说这是一个里程碑，但有些人并不欣赏。 “当人们感觉公司没有做出承诺时，跳过这种广泛的工业投资也许是不合理的。”

不过，这些护目镜会干扰较新的星链卫星上的激光星间链路，因此 SpaceX 将其替换为介电镜，这些镜像贴纸一样贴在卫星上，用于将阳光反射到远离地面的地方。她补充说，该公司正在以成本价向其他公司提供这些镜面贴纸以及定制黑色油漆。 “我见过几家卫星公司正在参与此事。”

天文学家承认 SpaceX 等公司在自愿的基础上所做的努力。 “需要明确的是，工业界不必与我们合作，”弗吉尼亚大学天文学家兼美国宇航局主席凯尔西·约翰逊说。 “他们投入了真实的时间、真实的金钱和精力来与我们合作，而他们不必这样做。”

柯伊伯的经验教训

虽然迄今为止最大的卫星运营商 SpaceX 仍然是天文学家最大的担忧，但其他星座正在开发中。其中包括亚马逊的 Kuiper 项目，该项目于 3,200 月发射了前两颗 KuiperSat 原型卫星，准备部署一个由 XNUMX 多颗航天器组成的星座。

亚马逊柯伊伯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开辟的道路来应对天文干扰。 “对于亚马逊来说，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于 Starlink 遮阳板的遮阳罩，但决定不再这样做。目前它正在与多家供应商合作生产介质镜膜。该公司在两颗原型卫星中的一颗上安装了这些镜子，但另一颗未进行修改，以观察缓解措施的效果如何。

自两颗柯伊伯卫星 10 月发射以来，天文学家一直在对其进行监测，但霍弗在一月份表示，现在评估其运行情况还为时过早。与此同时，该公司正在推进航天器设计的其他改变，以降低其亮度。 “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，”他说。

霍弗是 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：“何时适合与一家公司联系，这是一个最佳时机。”他在卫星设计工作开始后、在投入全面生产之前与他们联系，现在做出改变为时已晚。 。

缺乏法规

虽然许多公司自愿与天文学家合作，但并没有要求他们这样做。特别值得关注的是中国的两个巨型星座——国网和G60星链，它们合计提议将25,000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）来解决其亮度问题的信息很少。

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 必须制定一项策略来解决这个问题。”

即使在国内，天文学家也对卫星干扰他们的观测无能为力。一个例子是 BlueWalker 3，这是 AST SpaceMobile 于 2022 年底发射的技术演示卫星。一旦部署大型相控阵天线，其亮度有时会增加到 0 级，可与夜空中最亮的星星相媲美。

BlueWalker 3 是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：“监管环境中没有任何东西可以阻止某些公司发射数千或数万颗这样的卫星。” “我们必须考虑即将发生的事情。”

任何类型的国内或国际法规来解决卫星星座对天文学的干扰都将是一项长期的努力。 CPS 政策中心的领导者之一、亚利桑那大学的理查德·格林 (Richard Green) 表示，其中一个问题是弄清楚在不断发展的行业中这些法规应该是什么。

“如果没有公司能够达到 7.0 星等亮度，我们甚至无法倡导一套规则，例如 7.0 星等亮度，”他说。 “我们必须有一个阶段，以某种方式将最大努力编入法典，并最终制定一些可以满足的法规。”

已经采取了一些小措施，例如联邦通信委员会要求某些星座的许可证持有者与国家科学基金会就减轻光学和射电天文学干扰的步骤达成协调协议。 SpaceX 去年与 NSF 达成了协调协议，Hofer 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。天文学家去年试图将这一主题纳入联合国和平利用外层空间委员会（COPUOS）的议程项目，并成立了一个新的专家组来研究该主题。外空委以共识为基础运作，要求其所有一百多个成员国同意将该主题纳入未来的会议。俄罗斯表示反对，称其认为不需要成立新的专家组，因此该提案被否决。

相反，天文学家采取了一种不太官方的方式，一些国家召集了一个“之友小组”来支持外空委的讨论。美国国务院太空事务办公室的瑞安·古列塔（Ryan Guglietta）在美国航天局会议上表示：“这是一种在联合国主持下松散的倡导组织，负责开会并进行这些讨论。” “目标是希望将其纳入外空委进程并建立该议程项目。”

格林表示，目前重点仍然是与业界的自愿合作。 “现在就可以做到这一点，并为事情的进展定下整体基调，”他说。 “行业最佳实践可以成为一种期望。”

避免危机疲劳

过去四年来，天文学家和航天器工程师仍未解决卫星对天文学的干扰问题。但是，在同一时期，尽管卫星数量急剧增加，但天空并没有塌陷，也没有被航天器遮挡。

AAS 主席约翰逊表示：“这是一个容易出现危机疲劳的领域。” “我认为，在可能的情况下，我们要尝试思考成功的事情，即使它们很小，这一点非常重要。”

她说，这些成功包括通过 CPS 等努力以及与行业和 NSF 协调协议的自愿合作，有专门的核心志愿者致力于解决这个问题。

“这不是万能药，我不会说它是万能药，但它并不是什么都不是，”约翰逊在谈到国家科学基金会协议时说道。 “有时候，什么都没有比什么都没有好。”

不过，她的评论表明，许多天文学家仍然对卫星巨型星座抱有矛盾心理。她承认，宽带巨型星座承诺提供的连接将为社会带来好处，并指出 AAS 的使命宣言指出该组织将“增强和分享人类对宇宙的科学理解”。

“如果我们希望人类分享这一点，他们就需要访问互联网，”她说。 “我们必须致力于弥合数字鸿沟。”

然而，她质疑设计的巨型星座是否是实现这一目标的最佳方式。 “弥合数字鸿沟并不需要数万或数十万颗卫星，”她说，并认为此类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，这意味着我们正走向一个反乌托邦的未来，我们失去了进入宇宙的机会，人们无法坐在客厅里观看墙上的屏幕。”

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

“我要推翻厄运和忧郁，因为这会让你瘫痪，”她补充道。 “我们真正需要做的是看看哪些事情是可能的，以及我们需要采取哪些步骤才能实现这一目标。”

她的结论是，解决天文学中卫星星座干扰问题的努力仍处于早期阶段。 “毫不奇怪，我们四年半以来都没有解决这个问题。我不认为我们会这么做，”她说。 “对我来说，重点不在于发出警报，而在于共存之路。”

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本文首次发表于《SpaceNews》杂志 2024 年 XNUMX 月号。

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• Sumber: https://spacenews.com/astronomers-and-megaconstellations-learn-to-get-along/