星链卫星正在“泄漏”信号，干扰最灵敏的射电望远镜

图片来源：美国国家科学基金会国家光学-红外天文研究实验室（NOIRLab）, CC BY 4.0 DEED

在过去十多年里，已经有数千颗卫星被发射到地球轨道上，未来几年还会有数万颗卫星排队上天。其中许多卫星将组成“巨型星座”（mega-constellations），比如计划覆盖全球的“星链”（Starlink）。

这些明亮而闪耀的卫星正在危及我们与宇宙的联系。过去几千年里，这种联系对人类都显得至关重要，而城市的发展和人工照明已经大大削弱了这种联系；它们对天文学来说也是一种干扰，并进一步影响了我们对宇宙的理解。

在发表于《天文学与天体物理学》（Astronomy & Astrophysics）期刊上的一篇新研究（Grigg et al., 2023）中，澳大利亚天文学家发现星链卫星在“泄露”无线电信号，从而干扰射电天文学。即使在西澳大利亚内陆的“无线电宁静区”（radio quiet zone），论文作者也发现卫星发射的信号比天空中的任何自然信号源都要明亮得多。

干扰到我们对宇宙的理解

利用西澳大利亚州的射电望远镜，澳大利亚科廷大学（Curtin University）的研究团队探测了来自卫星的无线电信号，结果发现在指定和许可的无线电频率上有预期的无线电传输，这些频率用于与地球通信。

不过，他们也发现了预期之外的频率信号。这些信号来自多颗星链卫星，源头似乎是卫星上的电子设备。

为什么这会是一个问题？因为射电望远镜灵敏度极高，可以捕捉到几千光年之外的微弱信号。即使是距离望远镜数百或数千公里外的非常微弱的无线电发射装置，其亮度也不亚于我们在天空中看到的最强大的宇宙射电源。因此，这些信号是一种严重的干扰。

特别须要说明的是，在研究人员测试到这些信号的地方，也就是西澳大利亚州，它们已经成为了一个恼人的问题，因为西澳大利亚已经开始建设有史以来最大的射电天文台，即平方公里阵列（Square Kilometre Array，SKA）的一部分。该项目涉及16个国家，已经进行了30年，未来十年将耗资数十亿美元。

为了将平方公里阵列和其他天文设施安置在远离人类的地方，相关机构已经并将继续投入巨大的精力和资金。但是，卫星给太空带来了新的威胁，无法回避的威胁。

对此我们能做些什么？

值得注意的是，卫星运营商们似乎并没有违反任何规定。国际电信联盟（International Telecommunications Union）对无线电频谱的使用做出了复杂的规定，而目前没有证据表明星链运营商做错了什么。

无线电频谱对大型企业和现代生活至关重要，手机、WIFI、GPS和飞机导航，以及地球与太空之间的通信都涉及到无线电频谱。

天基通信拥有毋庸置疑的好处，比如能让全球各地的人快速进行互联网连接，但它正在与我们观察和探索宇宙的方式发生冲突。（这里有一些讽刺意味，因为WIFI的诞生部分要归功于射电天文学。）

相关法规发展缓慢，而推动星链等卫星星座的技术却在以闪电般的速度迅速壮大，法规难以在短期内对天文学起到保护作用。

研究团队在研究过程中与SpaceX公司负责星链卫星的工程师进行了非常积极的接触。卫星运营商的善意以及他们减少这些信号产生的意愿，很可能是解决问题的关键。

为了回应此前的批评，SpaceX对星链卫星反射的阳光量进行了改进，使其在可见光下的亮度只有过去的十二分之一。

研究团队估计，无线电波长的发射须要减少一千倍或更多，以避免对射电天文学造成严重干扰。天文学家呼吁这些改进能积极推进，以保护人类未来的宇宙视野、天文学家将取得的基础性发现以及从这些发现中产生的改变未来社会的技术，比如WIFI。