我们正在失去整个夜空。


日前，鲁宾天文团队和美国政府问责局（U.S. Government Accountability Office, GAO）出具的报告描述了一件可怕的情况：天文学，世界上诞生的第一门自然科学，正受到人造卫星的直接威胁。‍‍‍‍‍‍‍


看不到星星了？


40万颗卫星即将发射，观测星空将越来越难。


自1957年10月，苏联发射了人类第一颗人造卫星“斯普特尼克”1号（SPUTNIK1）至今，已有超过5400颗卫星环绕地球运行。据悉，一半以上卫星为美国公司或机构所有。


目前，以马斯克为首的SpaceX、英国一网卫星公司（OneWeb）等公司向美国FCC和国际电信联盟（ITU）提交的许可来看，未来几年他们将构建16个星座，共计发射431713颗卫星。


卫星的数量和亮度都给天文学带来了困扰。鲁宾天文台首席科学家安东尼·泰森（Anthony Tyson）表示，由于星链卫星反射的光线，鲁宾天文台拍摄的30%星空图片都带有条纹，如果40万颗卫星全部在轨，每张前照片都将出现条纹。


除了条纹，美国华盛顿大学的梅雷迪斯·罗尔斯（Meredith Rawls）还称，“有些忽闪忽闪的卫星，我们的软件可能会将其识别为潜在的新天体或超新星，并做出记号。”每晚提醒总数可能达1000万条，结果它们都是人造卫星。


这张由智利托洛洛山美洲际天文台（Cerro Tololo Inter-American Observatory）于2019年拍摄的照片显示，星链卫星制造了19条光条纹。| CTIO


卫星公司指出，世界人口超过三分之一（约29亿）从未使用过互联网，卫星星座有能力改变这一现状。或许有人觉得和无法联网相比，看不到星星并没那么严重。‍‍‍‍‍‍‍‍‍


星空改变每个人的生活


天文观测并非“空中楼阁”，实际上，核聚变就是通过观测恒星发现的。


100年前，人类对恒星发光机制的研究处于空白，所有理论都无法解释为什么这些星体会发光？直到1925年，英国天文学家塞西莉·佩恩-加波施金（Cecilia Payne-Gaposchkin）通过观测，首次在文中指出：恒星的主要成分是氢，其次是氦，这就是恒星发光的燃料。‍‍‍‍‍


1929年，物理学家弗里茨·豪特曼斯（Fritz Houtermans）在论文《恒星中元素合成的可能性问题》中进一步解释了这些燃料如何燃烧——在恒星内部的高温作用下，恒星的原子核会失去外围的电子而被摧毁，这是一种热核反应，热核反应释放的能量使恒星能够燃烧数十亿年甚至更久。


此时，豪特曼斯也意识到核裂变会产生巨大能量。1941年8月，他在一篇题为《关于链式反应的研究》的报告中，讨论了快中子链式反应、中子减速、铀235和临界质量的大小，这些都是核能和制造原子弹所需的全部基本概念。


谁能想到让人类又爱又恨的核能，来自看似遥不可及的天文观测呢？‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍


我们并不了解星空


对天文观测来说，“核聚变”的发现只是冰山一角。


罗尔斯介绍说，天文观测一般以发现未知现象为主要任务，如2021年美国宇航局发射的詹姆斯·韦布空间望远镜（James Webb Space Telescope）。


韦布望远镜是目前发射的最大太空望远镜，口径达到了6.5米，由18块六边形镀金镜片拼接而成。望远镜的口径越大，一方面能够收集更多的光子，看到更暗弱的天体；另一方面能够增加分辨率，看清更多的细节。


据官方资料，韦布望远镜主要有四大观测目标：


观测宇宙大爆炸之后不久第一批恒星和婴儿星系发出的光芒；研究星系的形成和演化；理解恒星和行星系统的形成；观测系外行星上生命存在的迹象。


詹姆斯·韦布空间望远镜 | Wikipedia


“我们本可以通过这些恒星了解宇宙万物，乃至我们自身。宇宙正在神秘暗能量的驱动下加速膨胀，从地球上看，这些恒星正在远离我们。”泰森曾对宇宙的最终命运进行讨论。‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍


谈到人造卫星时，泰森说，“就算那时还有人类侥幸存活，这扇由繁星构筑的科学之门也无法再次敞开。”


我们会失去星空吗？‍‍‍‍‍‍‍


新卫星比马斯克的星链更大、更亮。‍‍‍‍‍‍‍


美国AST SpaceMobile公司制造的蓝色漫步者3（BlueWalker3）原型卫星于去年9月10日发射升空。两个月后，它展开了面积达64.4平方米的相控阵天线，并与地面手机通信。‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍


现在它已经成为夜空最亮的物体之一，亮度超过99%肉眼可见的恒星。哈佛大学史密森逆天体物理中心的天文学家乔纳森·麦克道尔（Jonathan McDoewll）说：“显然，技术已经摆在这儿了，你只要愿意就能毁掉全世界的夜空。”


目前普遍认为，改变航天器的物理性质或许是一项可以保护观测窗口不受进一步污染的办法。


较暗的天体更容易被相机去除；而低轨道卫星需要更快的速度才能不坠入大气层，这也意味着它们能更快离开天文望远镜的视野。因此科学家建议，私营公司制造反射率更低的卫星，并将其部署在低轨道上。


“让每个抬头看过夜空的人都感觉自己是利益相关者，这才是真正的挑战。”麦克道尔说。


参考资料：

1.https://www.smithsonianmag.com/science-nature/five-big-ways-james-webb-telescope-will-help-astronomers-understand-universe-180978303/

2.https://en.wikipedia.org/wiki/Fritz_Houtermans


本文来自微信公众号：国家地理中文网（ID：NationalGeographicCN），作者：Arvin