要问全球最知名的民营航太公司，大多数人都知道那家，就是 SpaceX。SpaceX 名称是缩写，全称是 Space eXploration（太空探索）。虽然名字取得好，但在整个太空探索领域和业界名声有点越来越差的倾向。
为何会这样？
目前可算全球发射能力最强的民营航太公司，SpaceX 几乎以一己之力揽下美国等多国-和民营公司发射业务，就连美国-都把“国营”发射台打包交给 SpaceX 经营。
如果没有 SpaceX，太空探索将失去重要的交通工具提供者。按理说大家都很尊重 SpaceX 才对，然而某些太空观测者眼中，SpaceX 简直是“乱来”，因为许多太空照片有越来越多 SpaceX 星链卫星强势“抢镜”。
最近全球多家天文观测机构科学家联合发表通讯论文，痛批 SpaceX 星链卫星来乱的。文章指出，近年星链卫星污染的观测照片比例，已占整个照片库近二成，增幅高达 35 倍。
总在关键时刻抢镜
美国-、欧洲天文台、华沙大学、加州理工、UC 柏克莱等多家机构科学家，最近在太空探索核心期刊《天文物理期刊》通讯专栏发表文章：〈SpaceX 星链卫星对史维基瞬变设备观测结果的影响〉（Impact of the SpaceX Starlink Satellites on the Zwicky Transient Facility Survey Observations）。
史维基瞬变设备（ZTF）是专门观测瞬变天文事件（transient astronomical events）的设施，位于南加州圣地牙哥 Palomer 天文台，由加州理工学院营运。瞬变天文事件指持续时间很短（几秒到几年）的天文事件，如重力波事件、伽马射线爆发等。
科学家提取 ZTF 从 2019 年 11 月到 2021 年 9 月拍摄的大量天文照，分析后发现令人担忧的问题：
近两年里，ZTF 观测照共出现超过 5,300 条星链卫星轨迹。
下图为加州理工发表，去年 5 月以 ZTF 望远镜拍摄仙女座星系的结果。可看到一条很长、很亮轨迹线划过照片，明显污染了观测主体。且照片只是 ZTF 高达 47° 视场的 1/16 而已。完整照片还有更多星轨污染。
科学家发现，随着 SpaceX 加速推动星链计划，轨道卫星数量快速增加，对 ZTF 观测结果的污染比例也明显提高。2019 年底，ZTF 曙暮光观测（twilight observation）照片还只有 0.5% 遭星链卫星轨迹污染。到 2021 年 8 月，污染照片多了 35 倍，达约 18%。
下图红线为 SpaceX 星链卫星数量，蓝柱为同期 ZTF 受污染照片数量：
作者特别提到，近地轨道大量星链卫星对曙暮光观测造成严重污染。
天文学的曙暮光（astronimical twilight）指的是清晨和黄昏时，太阳高度在地平线下 12°~18°，由高层大气散射进入低层大气的阳光。此时段天空不被太阳照亮，方便观测某些关键天体，甚至可用肉眼看到。
短暂的曙暮光时段，对发现和观测（NEO）来说非常重要。NEO 包括彗星、流星及对地球有潜在威胁的外星物体。2020 年曾有枚直径超过 1 公里，运行轨道完全在金星轨道内的小行星，就是 ZTF 在曙暮光时段发现的──这些观测活动对保护地球和生命很关键。
然而曙暮光时段，恰好也是星链卫星对天文观测污染最严重的时段。
作者指出，由于星链卫星属低地轨道卫星，靠近地平线，在曙暮光时段，这些卫星投射到地面的表面密度（projected surface density）最高，对天文观测造成不成比例的影响。
作者引用其他科学家模型推演：可观测到的低地轨道卫星，约 90% 都聚集在近地平面（30° 内）天空。卫星因太阳光反射亮度颇高，干扰曙暮光时段天文观测。而卫星亮度只在太阳落下／升起前较长时间才有降低。
星链卫星又是目前所有低地轨道卫星数量最多，居曙暮光时段天文观测污染源之首当之无愧。很多地面天文研究人员和观测爱好者都对 SpaceX 表达不满。但作者表示，仅就数据来源的 ZTF 看，正常科学观测还没受星链轨迹污染特别明显影响。
但考虑到 SpaceX 取得美国通讯监管机构 FCC 批准发射更多卫星，如果未来真照计划，星链卫星增加到 1.2 万颗（目前的 7 倍），后果不堪设想。作者估计，当星链卫星数量达 1 万颗时，ZTF 所有天文照片都会遭星链卫星轨迹污染──是所有照片，污染比例 100%。
更别提 1.2 万颗计划基础上，SpaceX 还向美国-提交新计划，会额外发射 3 万颗卫星。到时所有地面的太空观测都不可避免遭污染。夸张点说，茫茫星链卫星海，将对人类发现和预防近地物体威胁形成大障碍。
▲ 星链卫星轨迹于太空观测红外照片清晰可见。（Source：JPL）
SpaceX 并非没有努力改善
2019 年 5 月 SpaceX 发射第一批星链卫星。当时对大量低地轨道卫星污染天文观测，天文界就表达担忧。考虑到星链上层的联邦通讯监管部门 FCC 实权更大，加上 SpaceX 的话语权很高，天文学界的抗议几乎没对星链计划造成阻碍，且 FCC 还多次批准 SpaceX 增加星链卫星数量。
如果读者最近看过 Netflix 电影《千万别抬头》，应该记得掌权者和科技富豪多轻视天文学专家的意见。现在看来这剧情并非虚构，只是描述现实而已。
论文提到截至去年 11 月，发射升空的星链卫星数量达 1,791 颗，124 颗坠入大气层退役，在轨卫星数量剩 1,667 颗，也正常工作中。提供地面网络服务的卫星数量为 1,468 颗。
卫星数字仍在增长，原因就在 SpaceX 每次发射星链卫星上天不是几颗，而是一批。每批数量 48~53 颗，SpaceX 猎鹰 9 号火箭最大负载 60 颗，仅今年 SpaceX 前两次发射，就将在轨星链卫星数量增至近 2 千颗。
据 SpaceX 披露和提交监管部门的方案，整个星链计划卫星总数是 42,000 颗。
身为民营航太业的领导者，SpaceX 也不可避免要和天文学界打交道。虽也有过努力，尽量减少星链卫星可见性，降低存在感以免影响天文观测。2020 年 4 月，SpaceX 官网发文，表示就卫星干扰天文观测和美国国家科学院专家会谈，表示会改造未来发射的星链卫星，使用暗色涂层，以及在卫星最亮部分安装可展开的遮罩，降低卫星反射率。
2019 年 11 月开始，SpaceX 采用 V1.0 版星链卫星（虽然版本号为 1，却非 SpaceX 射上天的第一版）。这代卫星有颗名为 DarkSat，外壳使用特殊暗色涂层降低反射率。不过遗憾的是，涂层后来发现会使卫星吸收过量可见光辐射，且反射过量红外线，导致严重过热，故 DarkSat 方案很快就弃用了。
少数 V1.0 卫星及后续 V1.5 卫星增加可展开收回的暗色遮罩（下图），取代失败的涂层方案，名为 VisorSat。原理上，卫星影响天文观测最大的时段，遮罩可展开，过了时段再收回。
论文指出，遮罩方案对降低关键时段卫星可见性效果较明显，然而可能因机械故障，近期发射的星链卫星并没有装遮罩，或有装却未顺利展开。SpaceX 官网宣称，正和知名天文学协会和研究机构合作，探讨卫星对天文观测的影响，尽快想出解决方案。
然而从论文观测数据看，SpaceX 的努力并没有太多效果，但问题还没解决，SpaceX 就继续增加在轨星链卫星数量。2 月 4 日 SpaceX 刚发射今年第二批星链卫星 49 颗。
“鉴于在轨星链卫星数量逐渐增长，受轨迹影响的观测照片量增长速度也令人紧张”，论文写道，“我们将持续观测北半球天空，预估会拍到数以千计的卫星轨迹”。
（本文由 品玩 授权转载；首图来源：Flickr/Vishal Makwana CC BY 2.0）
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