“蓝行者3号”原型卫星是夜空中最明亮的天体之一

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翻译：贺玉影

校对：牧夫校对组

编排：胡暖暖

后台：朱宸宇

原文链接：

蓝行者3号卫星自上天开始就造成了忧虑，《自然》10月2日发表了一篇关于它的（同行评审中的）论文，立即引发了大小天文、科普、甚至新闻网站的讨论，这儿我们翻译了上较为详尽的一篇稿件以飨读者。

“蓝行者3号”的影像。（图源：）

10月2日，科学家们携国际天文学联合会（IAU）申明：既不是星体也不是行星的蓝行者3号原型卫星现今是夜空中最明亮的天体之一。这篇论文发表于《自然》。

梅丽迪斯·罗尔斯是该论文的专著者，也是国际天文学联合会保护黑暗和安静天空免受卫星天秤干扰中心（IAUCPS）的成员，她对说：“对于世界各地的许多天空观察者来说，蓝行者3号的色温令人无法接受。”

蓝行者3号于2022年9月发射，是AST公司雄心勃勃的5G通信系统的组成部份。从我们在月球上的角度来看，它变得过分明亮，由于不仅发射适配器之外，它还拥有一个巨大的“天线阵”。事实上，它是有史以来布署到近地轨道最庞大的商业天线系统。

该天线阵占用了大概64平方米的太空，但是，由于它具有反射性，如同一面巨大的穿衣镜一样，不停地把太阳光反射到我们的耳朵上。

这台巨型反射镜马上还要有自己的大军队了。AST公司说，它的目标是近日内发射90个类似的卫星漫行天际，创造出专家所说的“卫星摩羯”，AST发言人告诉，相比之下，其他这种天秤预计要用到数千颗卫星能够实现覆盖目标呢。

AST发言人说：“我们正在建设第一个、也是惟一一个基于太空的蜂窝宽带网路，借以无缝联接日常生活中的智能手机。通过联接人们，我们的目标是减少贫苦、刺激经济发展、培育多样化的数字社会并挽救生命。”

然而，很自然地，这颗超亮的原型卫星开始让人害怕，我们的夜空是不是正渐渐布满假星星。非常是由于，它不是特例。举某些的事例，的星链卫星，它早已引起过类似的讨论。夜空布满假星星的未来除了对观星者来说很惊悚，对天文学家的工作也构成了恐吓。

由于，空中过量的人造明亮物感受直接影响到天文观察，既影响射电观察，也影响光学观察。

本次研究的专著者、国际天文学联合会CPS成员齐格弗里德·埃格尔告诉：“这颗卫星的发射没有充分考虑对天文学的影响。IAUCPS寻求改变这一现况，并与航天工业共同拟定解决方案。”

天文学家们尤其害怕蓝行者3号将怎样影响黄昏时分进行的研究。

研究专著者、IAUCPS成员杰瑞米·特雷格罗安-里德告诉：“这些观测面向内太阳系（太阳系中太阳和小行星带之间的区域，包括太阳、水星、金星、地球、火星），因而须要太阳正好坐落地平线以下。其中一种类型的观测找寻近地天体，并对可能与月球翻车的小行星提供初期预警。为此，这种卫星可能会妨碍任何初期预警的尝试，从而制止我们保护自己免遭灭绝程度的撞击。”

AST公司的工作人员在洁净室中环绕尚在月球上的蓝行者3号卫星（图源：）

虽然所有卫星就会反射阳光，并有可能具有破坏性，包括目前在月球低轨道上运行的数千颗星链互联网联接卫星（未来就会有更多），以及在该地区拥有600多颗卫星的卫星，“蓝行者3号是其中最亮的，”罗尔斯说，“比其他卫星都亮得多了。”

“好消息是，”她继续说道，“天文学家早已与那些公司构建了对话，在增加照度方面取得了重大进展，但是与国家科学基金会达成了新的协调合同。”

但天文学家觉得，整个行业还须要做更多。“就和星链天秤而言，人人都对它们的色温倍感震惊，”特雷格罗安-里德说。“三年后，在许多媒体报导了这种低月球轨道卫星天秤的色温及其对夜空的影响以后，我们见到有些公司，像亚马逊的柯伯伊计划，正在开发增加照度设计，并在发射前与天文学家合作，而其他公司，比如AST，虽然是事后才考虑色温问题的。”

AST的发言人确实说了，该公司意识到蓝行者3号的色温问题，并正在努力通过采用一系列策略来解决这种问题，包括与NASA和其他天文学团体合作，将网段天线放置在距离对天文学至关重要的无线电沉静区很远的地方，并通过飞行举措让卫星晃动、倾斜来增加它的视星等。

据发言人称，AST还准备为其下一代卫星配备抗反射材料，并共享详尽的位置数据，以帮助天文学家规划她们的观测。但是，罗尔斯建议应当拟定更明晰的法规，由于，与日本国家科学基金会的协调仅适用于在法国进行的发射。

她说，对于任何一家公司可以发射或营运的卫星数目实际上也没有限制。

蓝行者3号飞跃德克萨斯州基特峰国家天文台。（图源：KPNO//IAU/SKAO/NSF/AURA/R.）

为了得出蓝行者3号对天文学和夜空可见度影响的推论，研究人员举办了一项国际活动，搜集来自世界各地业余和专业观星者的天空观测数据，数据来自法国、摩洛哥、智利、新西兰、墨西哥和加拿大。依据这项研究，在蓝行者3号发射之前进行的目视观察确实早已表明这颗卫星将“特别明亮”，但直至卫星布署后，科学家们能够真正看见它的影响。

自从蓝行者3号的天线阵在宇宙中完全展开，它的色温峰值达到了约0.4。在有着数百年历史的星等系统中，较小的数字比较大的数字更亮——0星等的物体比5星等的物体亮100倍。超亮天体的视星等可以达到负值（满月的星等约为-12.6，而太阳的色温约为-27）。

下边是论文中各观测机构及肉眼观测蓝行者3号照度的情况：

图源：等

不同图标代表不同的观测机构提供的数据，其中绿色叉叉代表肉眼观测的数据，从刚才能看见它开始（6等星色温通常是肉眼观测的极限），就持续地观测到它渐渐变亮，发射80天之后开始变暗了一段时间，120天后重新变亮，最亮达到了0.4的视星等，也就是，好多时侯都甚至超过了我们的参宿四！

为了易于比较，请知悉我们在宇宙中能看见的大多数卫星天秤的星等都在4到6之间，而这儿研究的蓝行者3号的0.4星等类似于南河三（小犬座α）和水委一（波江座α）人造卫星有哪些用处，它俩分别是所在天秤中最亮的星体。

下边是夏季三角和多边形的图片，夏季多边形称作为夏季大椭圆，在六个顶点上分别是猎户座的参宿七、金牛座的毕宿五、御夫座的五车二、双子座的北河三、小犬座的南河三与大犬座的天狼星。蓝行者3号在夜空中的照度就等同于右图中明亮的南河三（+0.40星等）。

图源：/牧夫天文

抛开巨大的天线阵不谈，就连卫星的发射适配器本身的色温虽然也达到了5.5左右，该团队表示，这比当前国际天文学联合会建议的六星等亮四倍。除掉其他事宜，推荐色温7等星的理由之一，在于薇拉·鲁宾天文台的大口径全天巡视望远镜今年开始对北方天空进行为期六年的观测时，预计这些色温水平将对其观测导致特别大的挑战。

特雷格罗安-里德说：“如果卫星高于这个色温，就可以用AI等软件从图象中把它们删去，同时恢复其下的天文数据，或则起码掩藏受影响的象素。假如卫星超过这个色温，意味着卫星的象素很可能会占满整个图象，因而未能恢复其下掩藏的天文数据。”

蓝行者3号比上述目标星等要明亮400倍。

埃格尔说：“目前，基本上所有天秤卫星的色温都超过了国际天文学联合会设定的建议色温7等。因而，从某种意义上说，它们都很碍眼。它们对天空照度的总体影响又是另一个问题。”

例如，星链卫星的色温仅为蓝行者3号的0.7%左右（没错，它们在夜空中仍然肉眼可见），但想要创建一个由约40,000颗卫星组成的天秤，特雷格罗安-里德说：“总体影响，非常是对天空发光的影响，令人担心。”

最终，本次研究的目的是导致人们对这个问题的关注，以鼓励科学家和卫星工程师思索怎么保护我们的黑暗天空。

研究小组表示，卫星制造商应当找到减少这种模块在近地轨道所发出的照度的方式，但望远镜设施也应当考虑解决色温问题的技巧。“一方面，天文学家在处理数据中的‘噪音’方面十分有经验，”罗尔斯说道，他考虑了来自月光、相机电子设备、云层和地面光污染等不须要的讯号。

为此人造卫星有哪些用处，蓝行者3号只是另一个须要对付的噪声源。

罗尔斯还谈到，科学家们早已在开发各类工具来解决这个问题，比如图象剖析管线、条纹辨识程序和望远镜调度算法。

“另一方面，”她补充道，“建造所有这种工具须要真正的资源，但是假如天空中并没有以惊人的速率遍布明亮的卫星，那就没有必要建造它们了。”

特雷格罗安-里德还提出了一些供卫星工程师考虑的解决方案，其中一个颇为有趣，差不多就是要卫星市场模仿能源市场，促使消费者可以依据供应商的红色资质来选择她们想用的店家。

例如，卫星营运商可以宣传她们的卫星天秤对夜空的影响最小，这有望帮助消费者对于选择那个卫星天蝎的服务作出更明智的选择（假如真的很须要这些服务的话）。另一个方案是将卫星天秤发射到月球静止轨道，而不是近地轨道。

他说：“如果蓝行者3号不要置于目前的500公里高的轨道上，而是放在高度为35,000公里的轨道上，这么它的色温将立刻变为当前照度的0.02%，比IAU设定的7级限制还要弱一个数目级。”

为了帮助天文学家防止数据中的噪声，该团队还妥善研究了蓝行者3号天线阵的色温水平随卫星位置形成的变化。

这可能有助于天文台规划怎样在未来夜空被大量人造光吞没的情况下进行天文观测。

罗尔斯说：“大多数物体的表面在某种程度上都具有自然反射性，而反射类型及其在月球上不同位置出现的色温很难提早确切预测。当你坐出来设计卫星时，你不一定会想到它。”

“保护黑暗天空必须成为开发、测试和布署增加照度举措的首要任务。”

本文引用的研究发表于《自然》：等《蓝行者卫星的高光学色温》DOI:10.1038/-023-06672-7.