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天文学家发现越来越多的 Starlink 卫星轨道

SpaceX 的 Starlink 互联网服务需要密集的卫星群来提供一致的低延迟连接。该系统已经有超过 1,500 颗卫星在轨，并且已在运行其中的 12,000 颗。这让天文学家感到担忧。尽管 SpaceX 已采取措施减少硬件的影响，但无法完全消除卫星在地面观测中留下的轨迹。

问题有多严重？在过去的两年中，一组天文学家使用来自巡天望远镜的档案图像来寻找星链轨道。在那段时间里，受影响的图像数量增加了 35 倍，研究人员估计，当计划中的 Starlink 星座完成时，他们望远镜中的几乎每张图像都将至少有一条卫星轨道。

放眼望去

用于分析的硬件称为帕洛玛天文台的Zwicky Transient Facility (ZTF)。ZTF 旨在捕捉罕见事件，例如超新星事件。它通过反复扫描整个天空来做到这一点，使用软件监控生成的图像，以寻找早期图像中不存在但在后来的图像中出现的物体。ZTF 的高灵敏度让它非常适合在我们自己的太阳系中识别出昏暗的物体，例如小行星。

为了简化快速扫描整个天空的任务，ZTF 依靠非常宽的视野和同样大的相机。不幸的是，这种广阔的视野也增加了在曝光中看到 Starlink 卫星的可能性。

为了确定 ZTF 相机捕捉到这些卫星的频率，背后的团队获取了所有 Starlink 硬件轨道上的数据，并将其与每张 ZTF 图像中捕获的天空区域进行比较。一旦图像被确定为可能捕获到了卫星，软件就会被用来检测图像上是否存在明亮的轨迹。总而言之，该分析涵盖了从 2019 年 11 月到 2021 年 9 月的大约两年时间。

那是在 SpaceX 迅速建立其 Starlink 星座的时期，这无疑表明了这一点。在研究开始时，轨道上只有大约 100 颗星链，在 10 天的观测中没有发现任何东西。到 500 个进入轨道时，这些时期就已成为过去。一旦有超过 1,500 颗 Starlink 卫星在轨，ZTF 通常会在 10 天内拍摄到超过 200 颗卫星。

由于两个因素的共同作用，暮光观测尤其受到影响。捕捉的图像将包括更多由 Starlink 轨道占据的空间的角度。而且由于太阳的位置，更多的卫星很可能被完全照亮。随着卫星群的填充，这些轨道也出现了爆炸性的增长。到 2020 年底，只有大约 6% 的黄昏图像受到影响。到 2021 年底，这一数字增长到 18%。

结果

为回应天文学界的抱怨，SpaceX 在后世的 Starlink 卫星上安装了遮阳板。研究小组能够比较这些不同批次的能见度，发现面罩起作用了——带有面罩的卫星亮度下降了大约 4.6 倍（精确数字取决于波长）。然而，能见度仍然高于在一个旨在解决这个问题的研讨会上设定的目标。

因为这些轨迹很小，并且软件已经识别和处理它们，所以它们对观测没有太大影响。研究人员估计，目前，由于与轨道重合而错过罕见事件的可能性仅为 0.04%。但由于这个问题在暮光观测中最为严重，它更有可能影响对太阳系内物体的搜索。这将包括彗星和小行星——包括起源于其他恒星周围的小行星。

但同样，问题可能会变得更糟。SpaceX 已经获准将 Starlink 卫星的数量增加到 10,000 多颗；作者估计，在 10,000 处，黄昏时的每张图像都可能包含一条 Starlink 轨道。SpaceX 表示，它最终希望将卫星数量增加到 40,000 多颗，届时所有暮光图像都可能有四个轨道。

SpaceX 并不是唯一一家计划开展此类卫星服务的公司。如果所有相关公司都按照他们的计划进行，低地球轨道可以看到多达 100,000 颗此类卫星。

总体而言，情况喜忧参半。ZTF 的主要任务——找出由遥远的高能现象引起的罕见事件——在很大程度上不受越来越多的卫星轨道的影响。而且由于目前事件的百分比很小，因此将卫星数量增加三倍不会对观测产生巨大影响。但是次要科学任务已经看到很多光污染，而且情况只会变得更糟。

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