4万颗星链霸占太空:为防美国这一手,中国22年前就开始布局

(中国巡天望远镜)

天宫空间站成型后,人们将视线转移到了中国下一个重点太空项目——巡天望远镜(CSST)。这款望远镜,不仅仅是将提高中国深空科研的进度,更重要的是避免了“星链”系统对全球地面观测的“锁死”,这可不是耸人听闻。

(天文观测转移到太空,此前受制于大气,现在星链影响更大)

空间站望远镜科学应用研究团组首席科学家刘超,在2023年3月中旬的一次讲座中,透露巡天争取在今明年发射升空,其中一个重要原因,就是马斯克的星链计划,对全球地面天文观测干扰越来越大。

这张图是M38星团的G波段图像,距离地球4200光年。这是在2023年2月12日,国内首次实现9k 9k的CCD转移图像拍摄,对巡天望远镜的技术做了一次成功验证。

巡天发射之后,原本可以大幅提高中国的对天观测能力。但是下面这张图片,就让人心凉了半截。这是巡天望远镜预计拍到的图像,这一道道“刷子”,就是扫过镜头前的星链卫星!

(星链,对地面观测太空,是个灾难)

【没太空实力的国家,天文观测将被星链锁死】

有人曾经这样形容星链对于地面天文观测的影响:未来地面光学天文望远镜可能失去大部分功能,那些只具备地面观测的能力的国家,将被挡在天文观测大门之外。

天文望远镜是天文观测主要手段,它利用大孔径镜片收集遥远天体发出的光线,经过研究之后得到相关信息。天文望远镜受到干扰因素非常多,此前主要是镜片设计制造误差、大气干扰、光学污染等等,这些相对天然的原因。

(猎鹰火箭一次可投送超过40颗星链卫星)

但近年来,大批星链卫星像撒土豆一样进入太空,对于天文望远镜干扰越来越受到重视。虽然星链卫星重量并不算大,但是它们都配备有太阳能帆板,整体个头和面积很大,而且它们会强烈反射太阳光,像一个个迷你太阳,对地面望远镜的干扰可想而知。

(天文学家连拍摄彗星都被星链干扰,换成深空目标更难)

【3千星链足以致盲,4万颗将遮蔽天空】

目前星链卫星数量已经超过3000颗,将来布置全部完成后,数量将会达到4.2万颗。如此众多的卫星,如同一张网一样把地球笼罩起来。而星链太阳能板反光如此强烈,甚至肉眼都能看的到。更让人无法接受的是,在北纬52度地区,天空之中永远有约84颗卫星,而在晨昏和整个夏夜则高达15颗可见。这对敏感的天文观测无疑是致命的。

(目前3千在轨星链已经如此密集,未来4万颗已经无法想象)

智利天文台在2022年就曾经投诉,指责星链对观测活动造成严重干扰。从该天文台4米口径光学望远镜在2019年11月拍到的照片可以看出,星链卫星在图片留下了光栅栏一样的痕迹,细数一下居然有19条,严重损害了天文望远镜的成像质量。深空探测观察的是微光,而星链则像一群强光手电扫过天空。

(智利天文台2019年11月的图像,遭星链“轰炸”)

【星链所谓的弥补,只是表面文章】

对于星链给太空观测带来的不利影响,太空探索公司也是心知肚明。他们表示第二代星链卫星,将会针对这些问题进行完善和改进,例如采用哑光设计,降低太阳能电池板反光强度。另外对星链无线电辐射进行更加严格的管理,经过射电望远镜上空时,不会发射信号。

(刀片型的星链卫星,每次都会部署数十颗,太阳帆巨大)

不过外界对于这些措施持保留态度,认为是治标不治本。由于星链卫星不断增多,体积不断增大,它的反射光强度依然很高,无非是从车灯“远光”变成“近光”,对于像夜视仪一样敏感的望远镜来说,改善有限。

而且,就算中国巡天望远镜在太空,虽然情况比在地面好一些,但也无法完全避免星链的强烈干扰。

这是因为,巡天是与空间站共轨的望远镜,轨道高度400多公里,属于近地轨道;美国哈勃望远镜轨道高度是530公里,而星链的轨道高度,达到了570公里。

也就是说,“高高在上”的星链,不仅会破坏中国巡天望远镜的观测环境,也已经对美国自己的哈勃望远镜造成了干扰。

下面这张照片,就是星链卫星在哈勃望远镜的照片上,产生了无法消除的条纹和光变曲线。

(美国公布的照片,NASA哈勃望远镜被星链干扰)

【中小国家被挡在门外,中国靠巡天破局】

解决星链干扰最好的办法,是发展太空天文望远镜,离地球越远越好。如果巡天望远镜还会受到干扰,我们下一步可能要跟韦伯望远镜一样,把望远镜打到离地球上百万公里的拉格朗日点上去,或者在月球设置太空观测站,建立宇宙观测体系。

在太空观测领域,我国专家们高瞻远瞩,准备较早。早在22年前,2001年1月,国产神舟二号无人宇宙飞船就搭载了国产天文望远镜。

(巡天望远镜与天宫同框想象图,个头之大可见一斑)

在此基础上,我国又进一步开展了巡天天文望镜的研制,这是一个总长约14米,直径4.5米,重达16吨的巨兽,个头相当于一辆大巴车,总像素达到25亿。在一个巡天周期里面,它可以扫描整个夜空的40%,获取至少20亿个星系的图像。未来我们还会研制更大、更先进的太空望远镜。

(研制大巴一样大的望远镜,并将其送入太空工作,哪有那么容易)

【巡天为中小国家带来希望,带来更多朋友】

从上面这些数字我们能看到,太空天文望远镜技术难度极高,成本极大,不是一般国家能够负担的。所以有人叹息,“星链建成之时,就是中小国家被挡在天文探测大门外之日”。

这样一来,星链就相当于“锁死”了中小国家的深空观测之路,而这绝不是危言耸听。一方面星链让这些本不富裕国家的地面天文设施几乎无用,一方面又让小国失去了参与深空探究的硬件基础,和创造外汇的条件。

星链干扰,这只是一个缩影。往轻了说,是不公平、不尊重的体现,往严重了说,没有办法发展高科技,没法搞技术创新和升级,那么这些发展中国家的经济生产链,就注定被超级大国拿捏。

(长征五号B将发射巡天望远镜)

宇宙是全人类的宇宙,决不能只有少数富裕的发达国家垄断,而中小国家只能仰人鼻息。

好在作为发展中国家的中国,谋求的是开展全球天文观测研究合作,未来将会以巡天天文望远镜为依托,建立天文研究共同体。中国空间站已经有十几个国家确定合作关系,相信在将来国际合作的道路上,我们的朋友会越来越多。

(巡天望远镜)

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页面更新:2024-03-08

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