“星鏈”衛(wèi)星在天文照片上留下了條紋。圖片來源：美國國家光學(xué)紅外天文研究實(shí)驗(yàn)室

“星鏈”衛(wèi)星軌跡影響卡森國家森林的夜空，這是衛(wèi)星發(fā)射后不久拍攝到的影像。圖片來源：《自然·天文學(xué)》

近年來，近地軌道衛(wèi)星和太空碎片數(shù)量一直在增長，預(yù)計(jì)還在加劇。

(資料圖片僅供參考)

尤其自2019年美國太空探索技術(shù)公司（SpaceX）發(fā)射了第一組由數(shù)千顆衛(wèi)星組成的“巨型星座”以來，近地軌道上的衛(wèi)星數(shù)量增加了一倍多。每一顆新衛(wèi)星都會(huì)增加它撞擊另一個(gè)繞地球軌道運(yùn)行物體的風(fēng)險(xiǎn)，產(chǎn)生更多碎片，連鎖反應(yīng)下，由“級聯(lián)碰撞”產(chǎn)生越來越小的碎片。

這些太空垃圾的威脅，近年來被提到過多次，但這一次，科學(xué)家將視角聚焦在碰撞本身之外。最新一期英國《自然·天文學(xué)》發(fā)表了一系列文章，專門探討了人造衛(wèi)星和空間碎片對夜空亮度的影響。不斷增加的“太空垃圾”云，將光反射回地球，這導(dǎo)致了天文學(xué)界的嚴(yán)重憂慮：光污染的潛在影響，及它對地面望遠(yuǎn)鏡和空間望遠(yuǎn)鏡的潛在干擾。

“明亮的夜空”致天文數(shù)據(jù)損失

在一篇評論文章中，意大利光污染科學(xué)與技術(shù)研究所科學(xué)家法比奧·法爾奇團(tuán)隊(duì)表示，地面和來自近地軌道衛(wèi)星的光污染正在增加。他們說，由于光污染，地球現(xiàn)在幾乎已經(jīng)沒有什么偏遠(yuǎn)之地能滿足安放天文臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)了，即沒有光污染、晴空數(shù)量多、視野效果好。

這組科學(xué)家提出，對抗光污染和太空污染是一個(gè)社會(huì)政治問題而非技術(shù)問題，他們認(rèn)為應(yīng)當(dāng)引入約束機(jī)制，停止夜間人工照明和衛(wèi)星集群的迅速增加。

美國暗夜咨詢有限公司的約翰·布蘭特尼及其同事在一篇觀點(diǎn)文章中，計(jì)算了近地軌道衛(wèi)星和太空碎片增加的總體影響，他們認(rèn)為，這導(dǎo)致全球夜空亮度潛在上升，造成面天文數(shù)據(jù)損失，因?yàn)橛钪嫘盘柨赡茉谠胍衾飦G失，也可能減少地面發(fā)現(xiàn)和一些觀察項(xiàng)目的機(jī)會(huì)。最新建模研究顯示，在未來十年內(nèi)，夜空最暗的部分將變得更亮，而天文臺(tái)能夠看到的恒星數(shù)量減少約7.5%。

天空正在飛速變化

盡管可能很難注意到，但天空正在以天文數(shù)字的速度變化。

地面上的光污染與天空中衛(wèi)星和碎片相結(jié)合，意味著天文學(xué)家正慢慢“耗盡”真正黑暗的地方來研究星體。

斯洛伐克科學(xué)院研究人員米洛斯拉夫·科奇法吉團(tuán)隊(duì)提出了一個(gè)模擬夜空亮度的新方法。他們解釋說，夜空建模通常使用米氏理論對光散射的理解。這種方法提出了夜空中光散射的一個(gè)簡單的物理圖景，易于計(jì)算。但研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)這一方法可能對真實(shí)世界情形過于簡化，可能導(dǎo)致低估天空輝光。

美國舊金山大學(xué)天文學(xué)家阿帕娜·溫卡特珊在一篇全球視點(diǎn)文章中，討論了近地軌道日益擁擠的特征，并強(qiáng)調(diào)了這對天文觀察和全世界黑暗天空的消極影響。她認(rèn)為，人類從先輩那里繼承了太空的美好，亦應(yīng)將美好傳承下去，太空“通過科學(xué)、敘事、藝術(shù)、起源故事和文化傳統(tǒng)連接我們彼此——而現(xiàn)在它岌岌可危。”

從地面到天空的光污染

在這次討論之前，科學(xué)界早已展開過光污染對天文學(xué)領(lǐng)域影響的研究，不過，主要針對地面光源。

在地球陸地表面的很大一部分，天空在日落后很長一段時(shí)間內(nèi)繼續(xù)散發(fā)著人造暮光。這種“天光”是對環(huán)境有嚴(yán)重影響的光污染形式，會(huì)影響晝夜活動(dòng)的動(dòng)物，會(huì)破壞人類文化遺產(chǎn)的重要組成部分，更會(huì)對觀星和天文學(xué)產(chǎn)生負(fù)面影響。

今年年初發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的一項(xiàng)研究報(bào)告指出，在城市環(huán)境中，星星從人類視線中消失的速度是驚人的，星星能見度的變化可用每年7%—10%的天空亮度增加來解釋。如果繼續(xù)以這種速度發(fā)展，一個(gè)出生時(shí)能看到250顆星星的孩子，在18歲生日時(shí)只能看到100顆星星。

這是2011年至2022年間50000多次肉眼觀察夜空的分析結(jié)果，它表明“污染”人們視野的，除了光學(xué)光源，其實(shí)還有各種無線電源，如手機(jī)、無線互聯(lián)網(wǎng)發(fā)射器、GPS衛(wèi)星等。

盡管人們對光污染的認(rèn)識在不斷提高，但目前的照明政策還沒有帶來任何改善，至少在陸地層面上如此。人們希望在太空層面，一切還來得及。