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太空垃圾光污染嚴重,將對望遠鏡產(chǎn)生潛在干擾

來源:科技日報 時間:2023-03-28 11:08:35

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原標題:太空垃圾光污染嚴重——地球上,天文臺或無處安放


“星鏈”衛(wèi)星在天文照片上留下了條紋。圖片來源:美國國家光學(xué)紅外天文研究實驗室


“星鏈”衛(wèi)星軌跡影響卡森國家森林的夜空,這是衛(wèi)星發(fā)射后不久拍攝到的影像。圖片來源:《自然·天文學(xué)》


  近年來,近地軌道衛(wèi)星和太空碎片數(shù)量一直在增長,預(yù)計還在加劇。


  尤其自2019年美國太空探索技術(shù)公司(SpaceX)發(fā)射了第一組由數(shù)千顆衛(wèi)星組成的“巨型星座”以來,近地軌道上的衛(wèi)星數(shù)量增加了一倍多。每一顆新衛(wèi)星都會增加它撞擊另一個繞地球軌道運行物體的風(fēng)險,產(chǎn)生更多碎片,連鎖反應(yīng)下,由“級聯(lián)碰撞”產(chǎn)生越來越小的碎片。


  這些太空垃圾的威脅,近年來被提到過多次,但這一次,科學(xué)家將視角聚焦在碰撞本身之外。最新一期英國《自然·天文學(xué)》發(fā)表了一系列文章,專門探討了人造衛(wèi)星和空間碎片對夜空亮度的影響。不斷增加的“太空垃圾”云,將光反射回地球,這導(dǎo)致了天文學(xué)界的嚴重憂慮:光污染的潛在影響,及它對地面望遠鏡和空間望遠鏡的潛在干擾。


  “明亮的夜空”致天文數(shù)據(jù)損失


  在一篇評論文章中,意大利光污染科學(xué)與技術(shù)研究所科學(xué)家法比奧·法爾奇團隊表示,地面和來自近地軌道衛(wèi)星的光污染正在增加。他們說,由于光污染,地球現(xiàn)在幾乎已經(jīng)沒有什么偏遠之地能滿足安放天文臺的標準了,即沒有光污染、晴空數(shù)量多、視野效果好。


  這組科學(xué)家提出,對抗光污染和太空污染是一個社會政治問題而非技術(shù)問題,他們認為應(yīng)當引入約束機制,停止夜間人工照明和衛(wèi)星集群的迅速增加。


  美國暗夜咨詢有限公司的約翰·布蘭特尼及其同事在一篇觀點文章中,計算了近地軌道衛(wèi)星和太空碎片增加的總體影響,他們認為,這導(dǎo)致全球夜空亮度潛在上升,造成面天文數(shù)據(jù)損失,因為宇宙信號可能在噪音里丟失,也可能減少地面發(fā)現(xiàn)和一些觀察項目的機會。最新建模研究顯示,在未來十年內(nèi),夜空最暗的部分將變得更亮,而天文臺能夠看到的恒星數(shù)量減少約7.5%。


  天空正在飛速變化


  盡管可能很難注意到,但天空正在以天文數(shù)字的速度變化。


  地面上的光污染與天空中衛(wèi)星和碎片相結(jié)合,意味著天文學(xué)家正慢慢“耗盡”真正黑暗的地方來研究星體。


  斯洛伐克科學(xué)院研究人員米洛斯拉夫·科奇法吉團隊提出了一個模擬夜空亮度的新方法。他們解釋說,夜空建模通常使用米氏理論對光散射的理解。這種方法提出了夜空中光散射的一個簡單的物理圖景,易于計算。但研究團隊發(fā)現(xiàn)這一方法可能對真實世界情形過于簡化,可能導(dǎo)致低估天空輝光。


  美國舊金山大學(xué)天文學(xué)家阿帕娜·溫卡特珊在一篇全球視點文章中,討論了近地軌道日益擁擠的特征,并強調(diào)了這對天文觀察和全世界黑暗天空的消極影響。她認為,人類從先輩那里繼承了太空的美好,亦應(yīng)將美好傳承下去,太空“通過科學(xué)、敘事、藝術(shù)、起源故事和文化傳統(tǒng)連接我們彼此——而現(xiàn)在它岌岌可危?!?/p>


  從地面到天空的光污染


  在這次討論之前,科學(xué)界早已展開過光污染對天文學(xué)領(lǐng)域影響的研究,不過,主要針對地面光源。


  在地球陸地表面的很大一部分,天空在日落后很長一段時間內(nèi)繼續(xù)散發(fā)著人造暮光。這種“天光”是對環(huán)境有嚴重影響的光污染形式,會影響晝夜活動的動物,會破壞人類文化遺產(chǎn)的重要組成部分,更會對觀星和天文學(xué)產(chǎn)生負面影響。


  今年年初發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的一項研究報告指出,在城市環(huán)境中,星星從人類視線中消失的速度是驚人的,星星能見度的變化可用每年7%—10%的天空亮度增加來解釋。如果繼續(xù)以這種速度發(fā)展,一個出生時能看到250顆星星的孩子,在18歲生日時只能看到100顆星星。


  這是2011年至2022年間50000多次肉眼觀察夜空的分析結(jié)果,它表明“污染”人們視野的,除了光學(xué)光源,其實還有各種無線電源,如手機、無線互聯(lián)網(wǎng)發(fā)射器、GPS衛(wèi)星等。


  盡管人們對光污染的認識在不斷提高,但目前的照明政策還沒有帶來任何改善,至少在陸地層面上如此。人們希望在太空層面,一切還來得及。(記者 張夢然)

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