要問全球最知名的私營航天公司，大多數(shù)人都知道的那家，一定就是 SpaceX 了。

SpaceX 的名字是個簡寫，它的全稱是SpaceeXploration（太空探索）。

這家公司算是占了個好名字，然而，它在整個太空探索領域和行業(yè)里的名聲，卻反而越來越差了……

怎么會這樣？

作為目前全球發(fā)射能力最強的私營航天公司，SpaceX 幾乎以一己之力，攬下了美國等世界多國大量的政府和私營公司發(fā)射任務。就連美國政府都把以前“國營”的發(fā)射臺資源，打包交給了 SpaceX 去運營。

如果沒有這家公司，太空探索將失去一個重要的交通工具提供者。按理來說，大家都應該尊重 SpaceX 存在的價值才對，然而在一些太空觀測者的眼中，SpaceX 簡直是“亂來”。

在他們觀測太空拍下的照片當中，有越來越多的 SpaceX 星鏈衛(wèi)星強勢“搶鏡”。

最近，來自全球多家天文觀測機構的科學家，聯(lián)合發(fā)表了一篇通訊論文，痛陳 SpaceX 星鏈衛(wèi)星給他們添的亂。文章指出，近年來星鏈衛(wèi)星所污染的觀測照片比例，已經(jīng)占到了整個照片庫的將近兩成水平，增幅高達35倍。

|總在關鍵時刻搶鏡

來自美國政府、歐洲天文臺、華沙大學、加州理工、UC伯克利等多機構的科學家，最近在太空探索核心期刊《天文物理期刊》的通訊專欄發(fā)表了這樣一篇通訊論文：《SpaceX 星鏈衛(wèi)星對于茨威基瞬變設施觀測結果的影響》（點擊文末閱讀原文）

備注：茨威基瞬變設施 (ZTF) 是專門用于觀測瞬變天文事件 (transient astronomical events) 的觀測設施，位于南加州圣迭戈 Palomer 天文臺，由加州理工運營。瞬變天文事件指持續(xù)時間很短（幾秒到幾年）的天文事件，如引力波事件、伽馬射線爆發(fā)等。

ZTF圖片來源：加州理工

科學家們提取了 ZTF 從2019年11月到2021年9月觀測拍攝的大量天文照片，對其進行分析發(fā)現(xiàn)了這樣一個令人擔憂的問題：

在將近兩年的時間里，ZTF 觀測照片中總共出現(xiàn)了超過5300條星鏈衛(wèi)星的軌跡。

下圖為加州理工發(fā)布，展示的是在去年5月用 ZTF 望遠鏡對仙女座星系拍攝的結果。可以看到，一條很長、很亮的軌跡線直接劃過了照片，對于觀測主體產(chǎn)生了顯著的污染。

圖片來源：加州理工

值得注意的是，該圖展示的只是 ZTF 高達47°視場的1/16而已。在整個畫幅上，還有更多的星軌污染。

科學家們還發(fā)現(xiàn)，隨著 SpaceX 加速推進星鏈計劃，在軌衛(wèi)星數(shù)量快速增加，這些衛(wèi)星對 ZTF 觀測結果帶來的污染比例也有了顯著的提高。

在2019年底，ZTF 的曙暮光觀測 (twilight observation) 照片結果中，只有0.5%遭到星鏈衛(wèi)星軌跡的污染。

而到了2021年8月，污染照片的比例已經(jīng)提升了35倍，達到約18%。

下圖中，紅線為 SpaceX 在軌星鏈衛(wèi)星的數(shù)量，藍柱為同期 ZTF 受污染照片的數(shù)量:

論文作者特別提到，近地面軌道上大量星鏈衛(wèi)星的存在，對于曙暮光觀測產(chǎn)生了嚴重的污染。

天文學的曙暮光 (astronimical twilight) 指的是清晨和黃昏時，太陽的高度在地平線下12-18°之間，由高層大氣散射進入低層大氣的陽光。此時段，天空不再被太陽照亮，方便對一些關鍵天體進行觀測，甚至一些天體都可以肉眼看到。

短暫的曙暮光時段，對于發(fā)現(xiàn)和觀測近地物體 (NEO) 來說非常重要。NEO可能包括彗星、流星，以及對地球存在潛在威脅的天文物體。2020年曾經(jīng)有一枚直徑超過1公里，運行軌道完全在金星軌道以內(nèi)的小行星，就是 ZTF 在曙暮光時段觀測發(fā)現(xiàn)的——這些觀測活動，對于保護地球和其上的生命非常關鍵。

然而，曙暮光時段，恰好也是星鏈衛(wèi)星對天文觀測的污染最嚴重的時段。

論文作者指出，由于星鏈衛(wèi)星屬于低地球軌道衛(wèi)星，在靠近地平線的位置，以及在曙暮光時段，這些衛(wèi)星投射到地面的表面密度 (projected surface density) 是最高的，即對天文觀測帶來不成比例的影響。

論文作者也引用了其它科學家的模型推演：在可觀測到的低地球軌道衛(wèi)星當中，大約90%都會聚集在靠近地平面（30°以內(nèi)）的天空。這些衛(wèi)星因為太陽光折反射，顯著提高了亮度，干擾了曙暮光時段的天文觀測。它們的亮度只有在太陽落山后/升起前較長的一段時間里才會降低。

而星鏈衛(wèi)星又是目前所有低地球軌道衛(wèi)星當中數(shù)量最多的一套系統(tǒng)，也就成了曙暮光時段天文觀測的污染源之首。因此很多地面天文研究人員和觀測愛好者都對SpaceX 表達了不滿。

不過，論文作者也表示：僅就數(shù)據(jù)來源的 ZTF 一家來看，其正常的科學觀測活動目前還沒有受到星鏈軌跡污染特別顯著的影響。

但是考慮到 SpaceX 已經(jīng)獲得美國通訊監(jiān)管機構FCC 批準發(fā)射更多的衛(wèi)星，如果未來真的按照該公司的計劃，星鏈網(wǎng)絡的衛(wèi)星總量增加到1.2萬顆（目前數(shù)量的7倍）的話，后果真是不堪設想。

論文作者估計，當星鏈系統(tǒng)的衛(wèi)星數(shù)量達到1萬顆時，ZTF 所有的天文觀測照片都將被星鏈衛(wèi)星的軌跡污染——注意，是所有的照片，也即污染比例將會是100%。

更別提，在1.2萬的當前計劃基礎上，SpaceX 還已經(jīng)向美國政府提交了新的計劃，還將發(fā)射額外3萬顆衛(wèi)星。到時候，所有基于地面對太空的觀測，都將不可避免遭到污染。

夸張一點來說，茫茫眾多的星鏈衛(wèi)星的存在，將對人類發(fā)現(xiàn)和預防近地物體威脅帶來更大的障礙。

星鏈衛(wèi)星的軌跡出現(xiàn)在太空觀測紅外照片中圖片來源：美國宇航局觀測實驗室

| SpaceX 并非沒有努力改正

2019年5月，SpaceX 發(fā)射了第一批星鏈衛(wèi)星。當時，對于大量低地球軌道衛(wèi)星對天文觀測帶來的污染，天文學群體就已經(jīng)表達過擔憂。

不過，考慮到星鏈依附的聯(lián)邦通訊監(jiān)管部門 FCC 實權更大，再加上 SpaceX 在航天行業(yè)的話語權又高，這些擔憂幾乎沒有對星鏈的推進帶來阻礙。并且，F(xiàn)CC 后續(xù)還多次批準了 SpaceX 增加星鏈衛(wèi)星數(shù)量的計劃。

（如果讀者朋友最近看過 Netflix 上的電影《別抬頭》Don"t Look Up的話，應該記得片中掌權者和科技富豪們對于天文學專家的意見有多么輕視。現(xiàn)在看來這一劇情并非虛構的諷刺，只是對現(xiàn)實的描繪而已……）

《別抬頭》劇照圖片來源：Netflix

論文提到，截至去年11月，已經(jīng)發(fā)射升空的星鏈衛(wèi)星的數(shù)量已經(jīng)達到了1791顆：其中124顆已經(jīng)墜入大氣層退役，在軌的衛(wèi)星數(shù)量達到1667顆，正常工作中（能夠為地面提供互聯(lián)網(wǎng)服務）的衛(wèi)星數(shù)量為1468顆。

數(shù)字仍在飛速增長，原因就在于 SpaceX 每次發(fā)射星鏈衛(wèi)星上天都不是一顆一顆，而是可以一批一批地發(fā)射。每批的數(shù)量通常在48到53顆衛(wèi)星之間，而 SpaceX 獵鷹9號火箭最大負載是60顆。僅今年 SpaceX 的前兩次發(fā)射任務，就將把在軌星鏈衛(wèi)星的數(shù)量增加到接近2000顆。

根據(jù) SpaceX 已經(jīng)披露和提交到監(jiān)管部門的方案，整個星鏈計劃的衛(wèi)星總量是42000顆。

發(fā)射負載模式疊放的星鏈衛(wèi)星圖片來源：SpaceX

作為當今私營航天行業(yè)的絕對領導者，SpaceX 的持續(xù)運營和增長過程當中，不可避免要和整個天文學科研群體打交道。

其實，該公司也做出過一些努力，盡量減少星鏈衛(wèi)星在天空中的可見性，降低其存在對地面天文觀測的影響。

2020年4月，SpaceX 在其官網(wǎng)上公開發(fā)文，表示已經(jīng)就衛(wèi)星對天文觀測干擾的情況和美國國家科學院的專家進行了會談。該公司表示將對未來發(fā)射的星鏈衛(wèi)星進行技術改造，采用暗色涂層，以及在衛(wèi)星最亮的部分安裝一套可展開的遮罩，從而降低衛(wèi)星在天文觀測中的反照率。

從2019年11月開始，SpaceX 開始采用 V1.0 版本的星鏈衛(wèi)星（雖然版本號是1，這并非 SpaceX 發(fā)射上天的第一版衛(wèi)星）。這一代的衛(wèi)星當中有一顆名為 DarkSat，在外殼表面采用了特殊的暗色涂層來降低反照率。

不過遺憾的是，這種涂層后來被發(fā)現(xiàn)導致衛(wèi)星吸收了過量的可見光輻射，并且會反射過量紅外線，導致嚴重的過熱問題。結果，DarkSat 方案很快就被啟用了

少數(shù) V1.0 系列的衛(wèi)星，以及后續(xù) V1.5 系列的衛(wèi)星中，增加了一個可部署展開和收回的暗色遮罩（見下圖），用于替代之前失敗的涂層方案，名為 VisorSat。原理上，在衛(wèi)星對天文觀測影響最大的時段，這些遮罩可以展開，過了時段再收回即可。

前述通訊論文指出，這套采用遮罩的方案對于降低關鍵時段衛(wèi)星的可見性效果是比較明顯的，然而可能因為機械故障問題，近期發(fā)射的一些星鏈衛(wèi)星并沒有安裝遮罩，或者安裝了但并未展開過。

SpaceX 在官網(wǎng)上宣稱，公司正在和一些知名的天文學協(xié)會和研究機構合作，進一步探明衛(wèi)星對天文觀測的影響，并且及時部署解決方案。

然而，從前述這篇刊登于今年1月的通訊論文提供的觀測數(shù)據(jù)來看，SpaceX 的這些努力并沒有什么實際效果——反倒是，一邊問題還沒有得到解決，一邊 SpaceX 還在繼續(xù)加大在軌星鏈衛(wèi)星的數(shù)量。就在上周四2月4日，SpaceX 剛剛發(fā)射了今年的第二批星鏈衛(wèi)星，共49顆。

“鑒于在軌星鏈衛(wèi)星的數(shù)量逐漸增長，受到其軌跡影響的觀測照片，數(shù)量增長的速度也令人警醒，”論文寫道，“我們將持續(xù)對北半球天空進行觀測，并預計將會記錄到額外數(shù)以千計的衛(wèi)星軌跡。”

注：封面圖/題圖來自于加州理工/美國宇航局，版權屬于原作者。如果不同意使用，請盡快聯(lián)系我們，我們會立即刪除。

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