伊隆·马斯克坚称他的卫星群不会干扰科学研究。但这个模型并不同意。

夏季，农村地区的观星者习惯于看到几颗卫星划过天空。但在未来几年，目光敏锐的业余爱好者可能能够发现数百颗卫星。而对于专业天文学家来说，研究将不再是以前那样。

卫星互联网覆盖全球的竞赛已经拉开帷幕。SpaceX 凭借其 Starlink 卫星群领先，旨在为地球上的任何人提供高速连接。该公司已经将 350 多颗重 570 磅、宽 30 英尺的卫星送入轨道，其中 60 颗于周三发射。该公司计划最终建造一个由数万颗卫星组成的“巨型星座”，亚马逊和英国公司 OneWeb 也将陆续建造更多卫星群。自从第一批明亮的新光源开始在头顶上空飘过以来，天文学家们就一直担心这个领域的未来。现在，对首批 12,000 颗 Starlink 卫星进行的最全面的分析之一带来了好消息和坏消息。

卫星对天文学研究造成的损害因项目和天文台而异。这些天体新来者不会对该领域构成生存威胁，但应对它们可能会成为未来天文学研究的重要组成部分。“这对天文学家来说是一个警钟，让他们开始考虑缓解措施，”哈佛-史密森天体物理中心的天体物理学家、分析报告的作者乔纳森·麦克道尔说。

SpaceX 创始人埃隆·马斯克声称，Starlink 不会对科学进步构成任何威胁。他在上周一的一次会议上表示：“我相信我们不会对天文发现造成任何影响，零影响。”“如果影响超过零，我们会采取纠正措施。”

该公司正在与各种天文组织合作，以尽量减少其对夜空的影响，但完全消除这种影响似乎几乎是不可能的。事实上，根据麦克道尔的报告，近地环境已经在发生剧变，该报告正在接受《天体物理学杂志快报》的审查。虽然目前有数千颗卫星环绕地球（其中许多已经报废），但 SpaceX 瞄准的区域相对空旷。在不到一年前首次发射 Starlink 之前，只有 400 颗大型卫星（超过 220 磅）在低空（370 英里以下）运行，这种卫星最容易被看到。如今，Starlink 卫星的数量几乎增加了一倍，而网络仅完成了 3%。

如果目前有 12,000 颗 Starlink 卫星低空飞行，那么肉眼所见的天空将截然不同。麦克道尔根据他委托业余天文学家网络提供的报告，建立了一个模拟系统，考虑了卫星的大小、高度、数量和观测亮度。然后，他计算了在全球不同季节和地点，夜间不同时间点会有多少颗卫星从头顶飞过。城市居民不会注意到任何事情，但根据麦克道尔的模型（基于 SpaceX 的 FCC 文件），农村地区的观星者会看到地平线上布满数百个暗淡的斑点，因为阳光照射在卫星的金属表面上，其中数十颗直接从头顶飞过。可见卫星的确切数量将取决于条件，但在夏季日落后的几小时内达到峰值——这是观星的黄金时段。

对于业余天文学家来说，幸运的是，SpaceX 正在试验将其卫星面向地球的一面涂成黑色，以降低其反射率。该公司于 1 月发射了第一颗“暗卫星”原型，根据周一发布的基于一对观测结果的预印本，它确实看起来比闪亮的卫星暗 2.5 倍。麦克道尔说，如果得到证实，这种减少可能会将卫星推到人类视觉的边缘。如果你眯起眼睛看，你可能会注意到一种令人迷惑的运动感，但你可能无法分辨出光斑。

“这可能足以拯救肉眼可见的天空，”麦克道尔说。“但还不足以拯救专业天文学。”

天文学家是一个多元化的群体，他们研究从当地太空岩石到遥远黑洞的一切，而 Starlink 的影响也将同样多种多样。一些研究项目，尤其是那些在冬季深夜运行的项目，几乎不会注意到 SpaceX 的新增功能。在这些时候，太阳完全位于地球后面，没有反射的阳光到达卫星。这让麦克道尔松了一口气。“我一开始过于悲观，”他说，“但冬天的情况没有那么糟糕，这一点很重要。我很高兴也很惊讶地看到这一点。”

然而，坏消息是，当太阳在地平线以下徘徊时，Starlink 组件将在夜晚的第一个和最后一个小时在望远镜镜面中发出明亮的光芒，尤其是在夏季。这些条件非常适合观察太阳附近的物体，例如寻找小行星的调查，包括那些可能有一天与地球相撞的小行星。这样的项目根本无法在隆冬的夜晚进行。麦克道尔说，如果你把自己限制在冬季观测，“你基本上会失去半个天空。”

随着卫星以每月一次、最终达到每两周一次的节奏发射，麦克道尔建议研究人员现在就开始为快速到来的星链未来做好准备。

删除卫星留下的不必要条纹的最简单方法是使用软件。如果天文学家拍摄了目标的五张照片，而卫星只占了几帧，研究人员就可以将这些照片混合在一起以删除卫星。这种方法最适合上空卫星较少的天文台，例如位于南半球深处的天文台，但需要牺牲宝贵的观测时间来获取额外的数据。

其他天文台则需要专门的硬件。例如，一个由小型摄像机环绕望远镜主镜的系统可以赋予该仪器一种周边视觉感。当摄像机发现卫星即将到来时，它们可以按下快门，让望远镜的视野暂时失明，直到航天器消失。使用比卫星经过的瞬间光点长得多的曝光时间，瞄准暗淡物体的项目将从这种方案中受益。

但最终，世界上的众多天文台都必须经历一段反复试验的时期，以确定最适合其位置和规格的策略，并观察会出现哪些问题。“它将极大地改变环境，以至于会出现我们从未想到的意外后果，”麦克道尔说。

但即使天文学家能够找到支持更长时间观测和新硬件所需的大量资金，他们适应充满移动光的天空的能力也是有限的。在某个时候，如果每幅图像都有多条卫星条纹，天文学就会陷入停滞。麦克道尔建议研究人员可以学会与 Starlink 的数万颗黑暗卫星共存，但他强调，从长远来看，天文学需要一项国际条约来限制卫星总数，才能生存下去。

“我认为天文学家和太空探险家之间的妥协是，我们必须为更加拥挤的天空制定一些缓解措施，”他说，“但太空界最终必须对天空的拥挤程度设定一个上限。”

SpaceX 没有回应置评请求。但麦克道尔称赞该公司表现出的诚意，例如开发暗卫星并直接与维拉鲁宾天文台（Vera Rubin Observatory）进行咨询——这是一座旗舰设施，将于 2022 年上线。他希望采取额外措施，例如将暗卫星的天线漆成黑色，将继续尽量减少即将发生的重大转变。

“与短期相比，我现在的担忧有所减轻，”他说，“但天空的变化仍是实实在在的。”