Starlink 卫星对天文观测的损害,研究:LSST 望远镜过半照片可能得直接丢掉-
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Starlink 卫星对天文观测的损害,研究:LSST 望远镜过半照片可能得直接丢掉

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随着 SpaceX 的 Starlink 卫星群一批接着一批发射升空,天文学家也迫切想知道它们对地面望远镜观测的影响程度有多大。最近,科学家分析了卫星对大型综合巡天望远镜(建设中)的干扰程度,毫不意外,结果非常不理想。

大型综合巡天望远镜(Large Synoptic Survey Telescope,LSST)为建设中的广视野巡天反射望远镜,主镜直径 8.4 米,每 3 天就会拍摄全天 1 次,预计明(2021)年带来科学第一光,2022 年开始展开进行为期 10 年的全面运行调查,任务包括协助追蹤小行星、暗物质探索、剖析银河系结构等。

理想情况下,LSST 望远镜上的 32 亿像素感光耦合元件(CCD)相机将能进行 30 秒长曝光、以拍摄昏暗而遥远的物体,其亮度比肉眼所见之亮度还要黯淡 2,000 万倍。也因此,这座望远镜必须在完全无光害污染的天空下才能达到最高效率。

人们可能还不太了解 Starlink 星际互联网计画带来的天文观测影响,这 12,000 颗在低地轨道(LEO)运行的卫星比其他卫星都还要亮,当通过望远镜观测视野时将严重干扰成像,比如去年底时,位于托洛洛山美洲际天文台的布兰科 4 米望远镜(Blanco 4米望远镜)在利用 DECam 相机拍摄天空时,在一张曝光 333 秒的图像(如下)中竟然出现了至少 19 条光纹,推测就是第二批 Starlink 卫星所造成。

▲ 托洛洛山美洲际天文台拍摄到的一张图像中包含了至少 19 条卫星光纹。

而根据大型综合巡天望远镜科学团队的一篇最新研究,预计 LSST 望远镜将近三分之一的图像至少都会包含一条卫星轨迹线;在黄昏或黎明拍摄的所有图像更至少都会拍到 1 条卫星轨迹,如果不採取任何措施来缓解这悬而未决的问题,团队预计事后的分析工作量将大增至少 4 年。

另一个问题与 Starlink 卫星的部署方式有关。火箭初步释放有效载荷的轨道高度为离地 290 公里,接着卫星再慢慢调升到离地 550 公里左右的任务轨道,然而这过程形成了「卫星列车」奇景,如果观测位置正确,你或许已看过天空不止出现一两次发光的卫星列车。

对天文学家来说,卫星在照片上划过的痕迹,可能会迫使他们整理时直接将一半图片丢到回收桶,然后多花时间重新拍摄;其他解决办法则包括引进更强大的图像处理算法,以解决卫星轨迹光纹;或是开发预测卫星轨迹的软体,防止望远镜在同一时间扫描同一区天空;再更激进的,直接更改望远镜设计以阻止卫星的反射光,否则 Starlink 卫星群对天文观测造成的伤害难以弥补。

今年 1 月 SpaceX 发射第 3 批 Starlink 卫星群,其中有一颗涂有实验涂层,可以让卫星反射率降低,后续观察虽然亮度真的降低了,但变动幅度不大。对此,SpaceX 表示他们正在更积极应对这个问题,未来 Starlink 卫星可能会配备遮光罩。

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