SpaceX的廉价互联网可能会让我们失去夜空

可重复使用的火箭使卫星发射成本更低,但它们可能会使我们的天空过于明亮。
satellite streaks of light in a German sky
2018年观测到的德国上空卫星划过天际的景象,预示着未来可能出现的情况
Streams of light from SpaceX's Starlink satellites
现有的星链(Starlink)卫星照亮了亚利桑那州洛厄尔天文台的上空。不过,随着卫星达到最终轨道高度,它们看起来会更暗。

地球刚刚增加了六十颗新的人造卫星。与已经存在的数千台功能完好的机器相比,新来的卫星只是沧海一粟,但它们也是未来数万颗卫星蜂拥而至的预兆。

私营航天公司 SpaceX 周一发射了这些卫星,该公司正通过构建其星链(Starlink)星座——一个最终数量将达数千颗卫星的卫星群,旨在覆盖全球互联网接入——来推动轨道上的爆炸式增长。然而,尽管这项事业将提高地球上的连通性,但天文学家们担心它会切断他们与宇宙其他部分的联系,让夜空充满不可避免的光条。过去,如此庞大的组装成本高昂得令人望而却步。但周一的发射使用了 SpaceX 最具可重复使用性(也最节俭)的火箭,该公司似乎有能力凭一己之力改变我们局部的太空环境。

SpaceX 于周一早晨从卡纳维拉尔角发射了这批重约 500 磅的卫星,将它们送入距离地球 174 英里的轨道。在接下来的几天里,它们将继续分散开来,展开太阳能电池板,并进入更高的轨道。在那里,它们将加入上一批发射的样机,目前组成的星座有近 120 颗工作中的卫星。

继五月份最后一次星链发射后,一系列在阳光下 闪闪发光 的卫星 在天空中巡游,让一些观测者感到欣喜。但天文学界,这个领域花了数十年时间设计和制造灵敏的光学设备,旨在捕捉来自遥远星系甚至更远地方最微弱的光芒,却将同样的景象视为对其事业的严重威胁。国际天文学联合会表示,直到最近,如此低且明亮的卫星数量还只有几百颗,对观测和夜行动物造成的风险很小。但星链和类似的星座可能会迅速改变这种情况。

“我们还不了解数千颗可见卫星散布在夜空中的影响,尽管它们有好的意图,但这些卫星星座可能会威胁到[天文学和野生动物],”该联合会在一份声明中 表示

为了资助其火星雄心,SpaceX 希望在 2020 年某个时候 开始销售由其卫星星座提供的互联网服务。首席执行官埃隆·马斯克已经通过星链连接 发了推文,并且该公司计划快速扩张。周一是计划中的 几乎每两周一次 发射中的第一次,旨在在明年将星座规模扩大到 1000 颗以上。提交给国际电信联盟的文档 上个月披露,该星座的计划规模已从 12,000 颗卫星膨胀到 40,000 颗以上。这相当于目前所有国家在轨工作卫星总数的 二十倍。太空 即将变得拥挤不堪

天文学家们正在紧急研究夜间灯光涌入将如何影响他们的工作。早期的一项模拟发现,最初的 12,000 颗卫星版本的星链将导致即将到来的 大型综合巡天望远镜(一个耗资十亿美元的项目)大约 20% 的时间无法使用,香农·霍尔在《纽约时报》上 报道。研究人员目前正在更新他们的计算,以了解该公司的新计划将对他们的工作产生什么影响。SpaceX 则表示,他们将与天文学家合作,采取措施,例如将卫星涂成黑色以减少其亮度。

该星座也可能影响公众。一旦建成,全球天空中的星链卫星数量将比可见星星的数量多四到五倍。事实上,根据天文学家亚历克斯·帕克(Alex Parker)的计算,从某些地点 将同时可见 500 颗卫星。对于那些在好天气里能看到木星就心满意足的城市居民来说,他们可能不会注意到,但乡村观星者可能会经历截然不同的夜空。帕克在第一次发射后发推文称:“我将等待看到它们到达运行轨道后会发生什么,但当我看到那些第一张照片时,我的心都沉了下去。”

马斯克认为,这些卫星不会影响天文学,并且全球互联网的经济效益代表着一种“更大的福祉”。他还发推文称,天文学的未来无论如何都会在太空中。

周一的发射展示了 SpaceX 能够以如此前所未有的规模建造太空基础设施的原因,它在火箭可重复使用性方面创造了一项甚至两项新纪录。这批卫星搭载在一枚猎鹰 9 号(Falcon 9)火箭上,其助推器是创纪录的第四次发射。助推器也完成了第四次着陆。SpaceX 星链工程师劳伦·莱昂斯(Lauren Lyons)在发射评论中 表示:“这些助推器设计为使用 10 次。伙计们,我们争取第五次吧。”

携带火箭顶部的卫星的保护舱,称为整流罩,也曾上过太空——这是该公司又一项创举。这个鼻锥最初在四月份搭载一颗通信卫星为阿拉伯联盟 送入轨道,之后 SpaceX 能够回收并翻新该整流罩。今年夏天,SpaceX 开始 成功用巨大的网捕捉 更多的整流罩(每个价值 600 万美元,约占发射成本 6200 万美元的 10%),让它们在撞击腐蚀性海水之前被捕获,这使得未来整流罩的重复使用更加可能。

然而,猎鹰系列火箭永远无法实现完全可重复使用,因为其上段从轨道返回的速度太快,无法回收。对于这个里程碑,SpaceX 将所有希望寄托在其下一代系统上,即更具机动性的星舰(Starship)飞船和超重型(Super Heavy)助推器。尽管星舰能够将比猎鹰 9 号多四倍的载荷送入轨道,但马斯克 最近估计,星舰的发射成本将比其半可重复使用的同类产品低约 30 倍,约为 200 万美元——大约 100 万美元用于燃料,100 万美元用于翻新回收的部件并重新组装。

SpaceX 计划在 2020 年代淘汰猎鹰系列火箭,并完全依赖可重复使用的星舰系统来完成所有太空活动,从火星任务到星链发射。然而,目前还没有消息表明,所有这些额外的发射能力能否将地球上的望远镜移出日益增长的星链星座的眩光范围。

 

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Charlie 是一名记者,报道地球内外物理科学领域的发展。除了《流行科学》,他的作品还发表在《Quanta Magazine》、《Scientific American》、《The Christian Science Monitor》等刊物上。此前,他曾在莫桑比克和日本教授物理和英语,并在布朗大学学习物理。您可以在这里查看他的网站。


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