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夜空保卫战：卫星数量上限与天文学的未来
核心观点：为保护地基天文观测，地球轨道上裸眼不可见的暗卫星总数不应超过10万颗。
引言：从星空危机到量化极限
2026年7月1日，欧洲南方天文台（ESO）发布了一份具有里程碑意义的研究报告。该研究首次系统计算了大型明亮卫星星座对天文观测的量化影响，并提出了一个明确的上限：为保障现代望远镜对夜空的观测能力，地球轨道上可被裸眼看到的明亮卫星数量不应超过10万颗。这个数字并非随意划定，而是基于对观测数据损失、天空背景亮度增加等多方面因素的综合评估。
现状与趋势：卫星数量爆炸式增长
自2019年以来，地球轨道上的卫星数量急剧增加。截至目前，在轨卫星已超过14,000颗，其中绝大多数为SpaceX的Starlink通信卫星。然而，更令人担忧的是未来规划中的卫星数量。研究指出，目前已有提案计划发射超过170万颗卫星进入轨道，其中包括一些极端明亮的卫星。这些提案若全部实施，将对天文学产生“毁灭性后果”。
主要威胁来源：三大星座项目
研究重点关注了三个具有代表性的卫星星座项目：
SpaceX的星链巨型星座：SpaceX计划发射超过100万颗卫星用于天基数据中心。这些卫星将显著改变夜空面貌。研究表明，在夜间大部分时间里，将有数百颗卫星可见；在某些时段，可见卫星数量可达数千颗，与良好条件下裸眼可见的恒星数量相当。
E-Space的Cinnamon和中国CTC-1/2星座：这些项目将再增加数十万颗卫星，进一步加剧问题。
Reflect Orbital的镜面卫星星座：这家美国初创公司计划发射由巨大镜面卫星组成的星座，用于在夜间反射阳光照亮地表。每颗卫星在地面的反射光束直径至少5公里。他们计划今年发射原型卫星，并计划到2035年将卫星数量增加到5万颗。这些卫星将成为轨道上最亮的人造天体——从反射光束内看，其亮度可达满月的4倍；即使不直接照射观测者，每颗卫星的亮度也相当于金星（即“晨星”）。在光污染严重的城市（如德国慕尼黑），这些卫星将成为夜空中唯一可见的“星星”。
对天文观测的双重打击
卫星对天文观测的影响主要体现在两个方面：
1. 明亮轨迹的直接破坏
ESO天文学家Olivier Hainaut解释：“被阳光照亮的卫星比遥远的星系亮得多。当卫星穿过我们的观测目标时，会在图像上留下明亮的条纹，抹掉其背后的所有信息。”
通过模拟所有现有和计划中的卫星星座的位置、运动和亮度，Hainaut计算出：对于ESO在智利帕瑞纳天文台的甚大望远镜（VLT），在夜间开始观测两小时后拍摄的每张图像中，将出现数十条卫星轨迹，造成高达28%的视场损失。这还假设卫星足够暗，在良好条件下裸眼不可见。如果卫星稍微更亮一些，某些仪器受影响会更严重——例如，美国国家科学基金会的维拉·C·鲁宾天文台的相机，在夜间数小时内拍摄的大部分图像可能都无法使用。
即使假设Reflect Orbital卫星不直接照射或靠近天文台，单个镜面卫星的轨迹也可能破坏鲁宾天文台相机的观测。当整个Reflect Orbital星座在轨运行时，只要卫星被阳光照亮，这类相机的每一张图像都将被破坏。
2. 天空背景亮度的整体污染
除了直接轨迹破坏，卫星的光污染还会弥漫整个天空。太暗而无法直接观测的卫星会产生“弥散光”帷幕，而较亮卫星的光线在穿过大气层时会发生“散射”。两者共同作用，增加了整个夜空的背景亮度。
这项研究首次考虑了卫星星座对天空背景亮度的贡献，揭示了卫星光污染的完整程度。像Reflect Orbital这样的超亮星座对背景亮度的影响尤为显著——当5万颗Reflect Orbital卫星全部部署后，整体天空亮度将增加3到4倍。
量化极限：10万颗暗卫星上限
Hainaut得出结论：拟议的170万颗新卫星将给地基天文学带来灾难性后果。避免这些影响的唯一途径是将现有和未来卫星的总数限制在10万颗以内，且这些卫星必须足够暗，在黑暗地点裸眼不可见。
“这不是一个硬性数字，比如99,999颗就安全而100,001颗就危险——显然我更喜欢5万颗，”Hainaut说，“但10万颗造成的损失大约相当于其他技术性损失（如设备故障）的水平。”
他补充强调，这些卫星的亮度必须低于视星等7等。如果有部分卫星太亮（超过裸眼可见的最低阈值），那么总数需要大幅降低。
监管现状与未来展望
SpaceX和Reflect Orbital作为最极端新提案的提出者，均已向美国联邦通信委员会（FCC）提交了发射许可申请。这项新研究为ESO与英国皇家天文学会、国际天文学联合会联合向FCC提交的回应提供了科学依据。
ESO机构事务官员Betty Kioko表示：“FCC收到了超过1800条关于Reflect Orbital的评论，以及近1500条关于SpaceX申请的评论。现在球在FCC那边，我们等待他们对两份申请做出决定。对于光学天文学来说，这是生存威胁，我们希望监管机构能认同这一观点。”
ESO总干事Xavier Barcons总结道：“天文学为人类创造了巨大价值，包括科学、技术、经济和教育方面，并帮助我们理解我们在宇宙中的位置。大量计划中的低地球轨道卫星挑战了这一能力，这凸显了限制未来卫星发射的必要性，以及天文学家、工程师、卫星运营商和其他利益相关方需要共同努力。”
结语：星空与技术的平衡
这项研究为天文学界提供了一个明确的量化目标——10万颗暗卫星上限。这个数字不仅是对技术发展的约束，更是对人类文明与宇宙连接的保护。当我们在规划太空基础设施时，必须认识到：夜空不仅是天文学家的实验室，更是全人类共享的文化遗产。在追求技术进步的同时，我们是否正在牺牲仰望星空的基本权利？这个问题的答案，将决定未来几代人能否继续在满天繁星中寻找我们的位置。