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SpaceX第八批60颗卫星升空,恭喜人类,距离天文学衰落又近了一步

更新时间:2020-06-08 00:05:08    来源:逐游酣星    手机版

《周易》有云:天垂象,见吉凶,圣人象之。

天象,一般是指宇宙中日月星辰运转的规律,在中国古代泛指各种天空中出现的自然现象。古人往往凭天象预测吉凶。

然而在2020年,新的天象,诞生了。

天垂象,见吉凶

2020年4月27日晚上,北京的天文爱好者观测到了一个全新“天象”——一组隶属于Space X公司“星链计划”的卫星从当晚8点37分左右从西北方升起,在掠过月亮后逐渐变暗消失。这一“天象”被称之为“星链凌月”。

这些卫星通常会以22枚为一串,在一个特定的轨道上一同运转。当以一定角度经过天空时,会因反射太阳光而形成一连串的光点,有些人将它们形象地称之为“三体舰队”。

所谓“星链计划”,是由马斯克的Space X公司提出的一项通讯计划。

根据美国联邦通讯委员会在2019年4月的批示,Space X公司将在10年内发射12000枚卫星进入近地轨道,为全球提供高速低延迟的互联网接入服务。

而在同年10月,Space X又把计划卫星数量追加30000枚到42000枚

马斯克希望使用星链卫星群为地球上基站或者光纤难以覆盖到的人迹罕至的地区提供廉价稳定且高速的互联网接入服务

几万枚卫星预计将分别运行于340千米550千米1150千米高的近地轨道上,以不同角度覆盖整个地球。

而在美国东部时间2020年6月3日21时25分,Space X又成功使用一发“四手”的猎鹰9号从卡纳维拉尔角空军基地成功发射星链第八批共60枚卫星。至此Space X已经累计成功发射482枚卫星。

单看介绍,这个“星链计划”应该是一个有利于全世界人民的大工程啊,为什么世界上还会有这么多的抵制声音呢?

首先,目前人类一共发射过9449枚人造物体,现在在轨卫星约2000枚。就这一万枚不到的人造天体就已经制造了无数的太空垃圾,要是再一次性送四万枚卫星上太空,可能会导致近地空间严重拥堵。

除此之外,更严重的问题在于,星链卫星将可能给全球天文观测制造更大的麻烦,甚至会严重阻碍天文学的进步。

中国FAST或“白给”

其实这并非首次有人尝试使用卫星提供公共通信服务,早在1998年,美国铱星公司就发射了66枚全球通讯卫星,然而由于市场需求严重不足,最终“铱星计划”只得以破产重组收场。

不过在那时,铱星就已经给天文界带来了很大的影响。

由于铱星装备了三块铝制天线,这些天线会将阳光反射到地面上,形成动辄几公里宽的光带,处于光带中的人们可以用肉眼看见卫星出现和消失的全过程,其亮度甚至超过织女星

而目前Space X星链卫星的亮度大部分都在视星等5等左右(视星等越小越亮),虽然肉眼几乎不可见,但是对于星空拍摄和专业的天文观测来说,这些卫星太亮了。

由于天文观测的对象往往都是10等甚至20等以上的暗星,需要长时间追踪曝光才能获得清晰的图像,在曝光的过程中,高速环绕的星链卫星就会在图像中留下一条明显的运动轨迹

很显然,无论是对于业余爱好者还是专业天文观测来说,这张留下痕迹的照片基本算是作废了。虽然对于少数痕迹来说,可以采用一些算法进行消除,但是“消除痕迹”并不代表“复原数据”,如果痕迹挡住了观测对象,这张照片仍旧要扔进垃圾桶。

越来越多的星链卫星正迫使天文观测者们放弃已经拍摄的数据。

根据大型综合巡天望远镜的预计,当全部42000枚卫星部署到位时,将会有最低30%的照片被卫星痕迹污染,由于痕迹的亮度最高可以比观测目标亮几千万倍,因此容易造成图像过饱和,使得整个图片完全作废。

为了解决这个问题,大型综合巡天望远镜的相关团队提出了两个解决方案,一个是增加曝光的次数,也就是说将一次长曝光拆成两次短曝光,这样哪怕一张照片受到痕迹影响,还可以用另一张的数据补足,第二个办法就是降低卫星亮度,降低图像过饱和情况。

然而不论是哪个方法,都会将观测周期大大延长,根据计算,哪怕使用了上述两种方法,原本10年才能完成的计划也需要额外增加4年才能完成。

除了可见光上会被影响,对于射电望远镜来说,星链也会造成致命干扰。

像是我国500米口径射电望远镜FAST,其周围几公里地区都要禁止任何手机、相机等电子设备使用,目的就是为了防止无线电干扰望远镜。

然而哪怕这样,FAST仍旧难以躲过那些在轨卫星向下传输的信号,只能尽可能避免在卫星过境时段观测。

这是因为射电望远镜主要就是观测宇宙中星体发出的微弱的电磁信号,而显然,星链卫星产生的无线电信号强度会显著高于那些几百万甚至上亿光年外的星体,如果星链卫星全部发射部署,我们或许必须放弃一些波段的观测,甚至整个FAST的都“白给了”也说不定

总之,星链卫星全部入轨之后一定会加重整个天文观测的难度,让原本就难以为继的天文学雪上加霜。

尽管一开始马斯克还嘴硬,称卫星不会干扰什么观测,但是一系列的证据乃至“星链凌月”的出现不得不让Space X开始重视此事。

在2020年1月6日的一次发射计划中,Space X就发射了一枚“暗星”。

与普通的卫星不同,这颗卫星表面被涂成黑色,以降低亮度。根据观测数据,涂成黑色的卫星视星等由原来的6.7等降低到了7.6等。在6月3日的发射中也携带了一枚这样的卫星。

不过尽管如此,卫星仍会干扰天文观测。而且我们都知道,黑色吸热,将卫星涂成黑色会加剧卫星在太阳照射时的温度,当卫星运转到背阳面时,温度会急剧下降,过大的温差将损伤卫星,而且黑色涂料也容易形成高速运转的太空垃圾,使得拥挤的轨道更加危机四伏。

最后,低亮度的卫星也容易让天文观测产生误判,增加数据处理难度。

总是,大量卫星入轨会严重影响地面天文观测,将阻碍天文学的发展,让原本就十分困难的天文学更加难以为继,甚至在短期令天文学走向衰落

这就是为啥这么多人反对“星链计划”。

不过可能很多人会问了:“为什么不把望远镜发射到太空中去呢?

为什么不发射望远镜上去

其实一开始马斯克也嘴硬说:反正未来望远镜都要上天,为何要揪着这点不放。

但其实,想让太空天文观测替代地面天文观测对于目前的人类来说,几乎是一件不可能的事情。

原因大概有三点:

1、火箭技术限制

“送望远镜上天”,短短6个字用键盘打出来可能仅需要1秒钟,但实际上这是需要几百吨甚至上千吨燃料剧烈燃烧数分钟才能做到的事情

目前人类实用化的最大的火箭是美国的土星五号,它的直径仅为10米,也就是说,哪怕用了土星五号这样推力3408吨的火箭,我们要送一个直径10米的光学望远镜上去还是费劲,更别说那些大型射电望远镜和射电集群了。

中国最近才成功的长征5号直径才不过5米,现役最粗的大火箭阿丽亚娜5型运载火箭和宇宙神5型运载火箭也不过是5.4米的直径,火箭的尺寸就限制了可以发射的望远镜的大小。

除此之外,火箭的起飞质量也在限制着太空望远镜,像是直径10.4米的加那利大型望远镜,仅主镜质量就达到17吨,还没算上配套仪器与建筑。长征5号的近地运载能力不过25吨,想要发射一个这么大的光学望远镜着实费劲。

其次在航天飞机退役后,失去了机械臂的帮助,人类目前已经没有能力为运转在近地轨道上的哈勃望远镜进行维护,以目前的火箭看来,也很难再像原来那样为在轨的望远镜提供技术支持。

2、成本太高

与其他科目成本太高不同,天文学几乎是一个0收入的学科。其他学科不论是计算机、机械、生物学,还是化学、医学、心理学,无一例外都能创造经济效益,连高能物理学都能通过使用加速器制造医用放射性元素贴补家用。

但是天文学的直接收入来源有什么?卖个图?基本上只靠拨款和捐助活着罢了。

因此天文学界其实很穷,造一个韦伯望远镜花了97亿美元,约合687亿人民币,已经让整个天文界快揭不开锅了。同时超额的预算和维护上的难度也让韦伯望远镜从原来计划2014年升空跳票到最迟2021年3月30日。

目前空间天文学接受过最好的援助大概就是NASA接手的那些二手间谍卫星吧。那些情报部门的卫星已经这么多年了,对于天文学家来说仍是非常先进的,这就是世界上最发达的美国的天文学家的真实写照

3、远水解不了近渴

很多人可能认为“未来我们可以分开发射,然后轨道组装”、“未来成本会降低”,甚至觉得“未来可以建设月球天文台”。但是中国有一句古话,远水解不了近渴

知道明年发射的詹姆斯韦伯望远镜研发了多久吗?

21年,1999年开始,等到2021年发射的时候,这个数字将会变成22年。

而“星链计划”预计会在10年内完成,哪怕天文学家会再想办法变出个几十亿美元,这么短时间也不足以制造一个能替代地面天文观测的设备。

总说“未来会越来越好”是一种很不实际的说法,就跟自己家人得了绝症,别人安慰你道“未来这个病一定会攻克的,不要担心”一样。

而且人类对于未来的幻想总是美好的,当1969年人类登上月球的时候,很多人幻想40年后人类将征服火星,然而50年都过去了,人类征服了火星吗?再过50年人类能征服火星吗?

折叠镜面技术也不能解决所有问题。

詹姆斯韦伯望远镜使用折叠镜面的确能达到6.4米的口径,比火箭直径要粗,但是折叠镜面的望远镜为了尽可能保持受力稳定,只能放到拉格朗日L2点使用。而且由于远离地球,失去地球的保护,太空辐射的不断轰击会导致仪器质量不断下降,镜面镀膜一段时间就需要更换。

我们已经说了,在航天飞机退役后,人类已经没有能力给近地天文台提供支援了,更别说150万公里外的L2点了

总之,在未来20-30年内,空间天文观测不可能撼动地面观测设备,但是卫星已经开始影响地面乃至近地轨道观测了,君不见多少卫星误入哈勃望远镜拍摄的画面。

结语

总之我认为,马斯克这一“星链计划”是十分自私的,仅为了自己公司未来的私利霸占了属于整个人类的天空和近地空间,严重阻碍了天文学未来的发展。

我希望国际社会能重视此事,合理利用近地空间,合理保护我们的天空。

虽然马斯克这个人是一个优秀的企业家、理工男,但是我们也应当理性看待,不能盲目崇拜,尤其在这样涉及到全人类利益的事件中。

对于马斯克再发射60枚卫星到太空这件事我只能说:恭喜人类,距离天文学衰落又进了一步。

对于星链计划你有什么看法呢?

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