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太空卫星与镜面反射：对夜空观测的致命威胁
超170万颗卫星及镜面卫星计划将严重破坏天文观测，限制卫星总数至10万颗以下才能保护夜空。
引言：夜空正在消失
2026年7月1日，欧洲南方天文台（ESO）发布了一项重磅研究，揭示了当前卫星星座计划对天文学构成的“毁灭性后果”。研究指出，已有提案计划向轨道发射超过170万颗卫星，其中包括亮度极高的反射卫星。这些卫星将彻底改变夜空的样貌，使人类通过现代望远镜观测宇宙的能力受到严重威胁。这是首次有研究系统计算大型明亮卫星星座（此前已引发对健康和环境影响的担忧）如何通过增亮夜空来影响天文观测。
现状：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，目前已超过14000颗——其中大多数是SpaceX的Starlink通信卫星。更令人担忧的是，新的卫星提案无论在数量还是潜在影响上都在不断升级。ESO天文学家Olivier Hainaut（拥有30多年观测经验，是这篇发表在《天文学与天体物理学》期刊上的同行评审研究的第一作者）强调：“到目前为止我们还能应对，但情况正在恶化。”虽然像SpaceX这样的公司已经采取措施降低卫星亮度，但当前的卫星提案已经“超越了天文学能够承受的极限”。
主要威胁：三大卫星计划
1. SpaceX的百万卫星数据中心计划
SpaceX计划再发射100万颗卫星用于太空数据中心，这将显著改变天空的外观。研究显示，在每晚的大部分时间里，数百颗卫星将肉眼可见，在某些时刻，可见卫星数量可达数千颗，相当于良好条件下肉眼可见的恒星数量。
2. E-Space和中国CTC星座
其他计划中的卫星星座，如E-Space的Cinnamon和中国CTC-1/2，将再增加数十万颗卫星，加剧问题。
3. Reflect Orbital的镜面卫星
最令人震惊的是美国初创公司Reflect Orbital的计划。他们打算发射一组超大型镜面卫星，在夜间向地球反射阳光，每束反射光在地面覆盖至少5公里宽的带状区域。他们计划今年发射原型卫星，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，对地球的暗夜天空造成破坏性影响。
Hainaut的计算显示，完整的Reflect Orbital星座将使夜空中充满数百颗极亮的可见卫星。如果观测者恰好处于反射光束路径内，接收阳光的卫星看起来将比满月亮4倍。即使没有卫星直接指向观测者，每颗卫星的亮度也将与金星（“晨星”）相当。在像德国慕尼黑这样光污染严重的城市，这些数百颗卫星将成为夜空中唯一可见的“恒星”。
科学影响：不仅仅是光污染
图像中的亮条与数据丢失
Hainaut解释道：“卫星被太阳照亮，比遥远的星系亮得多。当卫星穿过我们的观测视野时，会在图像上留下明亮的条纹，抹掉其背后的所有信息。”为了量化这一影响，Hainaut模拟了所有现有和计划中卫星星座的位置、运动和亮度。
对于SpaceX的巨型星座，他发现使用ESO位于智利帕瑞纳天文台的甚大望远镜（VLT）进行夜间两小时的观测，每张图像中会出现数十条卫星轨迹，导致视野损失高达28%。这还假设卫星足够暗、在良好条件下肉眼不可见。如果卫星亮度稍高，一些仪器将受到更严重影响：例如，美国国家科学基金会的Vera C. Rubin天文台的相机，可能每晚有数小时的图像完全无法使用。
镜面卫星的灾难性影响
Hainaut的模拟假设Reflect Orbital卫星不会将光束直接指向或靠近天文台。即便如此，单个镜面卫星的轨迹就可能破坏Rubin天文台相机的观测。当整个Reflect Orbital星座全部就位时，在卫星被太阳照亮的时段内，此类相机的每一张图像都将报废。
弥漫光污染：被忽视的威胁
更隐蔽的问题是，卫星不仅会留下轨迹，其光线还会污染整个天空。太暗而无法直接看到的卫星会产生一层“弥漫光”，而较亮卫星的光线在穿过大气层时会向各个方向“散射”。这两种效应都会增加夜空整体亮度。这项研究首次考虑了卫星星座对背景天空亮度的贡献，揭示了卫星光污染的完整图景。像Reflect Orbital这样的极亮星座对背景天空亮度的影响尤为显著——当全部5万颗卫星就位时，整个天空的亮度将增加3到4倍。
保护夜空的极限：10万颗卫星
Hainaut得出结论，提案中的170万颗新卫星将对地基天文学产生灾难性影响。避免这些影响的唯一方法是将卫星总数（包括现有和未来的）限制在10万颗以内，且这些卫星必须足够暗，在暗夜观测点用肉眼无法看到。
“这不是一个硬性数字，比如99999颗就安全、100001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故障（如设备失效）的水平。”然而，他补充道，卫星必须暗于视星等7等；如果其中一些卫星太亮（超过肉眼可见的最低阈值），总数需要大幅降低。
监管与未来：球在FCC手中
SpaceX和Reflect Orbital——这两个提出最极端新计划的实体——均已向美国联邦通信委员会（FCC）提交发射许可申请。这项新研究成为ESO联合英国皇家天文学会和国际天文学联合会向FCC提交回应的基础。
ESO机构事务官员Betty Kioko（负责协调ESO对这些提案的回应）透露：“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。球现在在FCC手中，我们等待他们对这两项申请做出决定。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，它帮助我们理解自己在宇宙中的位置。大量计划中的低地球轨道卫星正在挑战这种能力，这凸显了限制未来卫星发射的必要性，也要求天文学家、工程师、卫星运营商和其他利益相关者共同努力。”
技术背景补充
- 视星等：天文学中衡量天体亮度的单位，数值越小越亮。肉眼在最佳条件下可看到约6.5等的恒星。7等星比6等星暗约2.5倍，需借助双筒望远镜才能看到。Hainaut建议卫星应暗于7等，即肉眼不可见。
- 甚大望远镜（VLT）：位于智利阿塔卡马沙漠，由4台8.2米口径望远镜组成，是世界上最先进的光学望远镜之一。
- Vera C. Rubin天文台：正在智利建设的大型巡天望远镜，配备32亿像素相机，计划每3-4晚拍摄一次整个可见天空，对暗弱天体极其敏感。
结语
这项研究发出了一个清晰的警告：人类正在以前所未有的速度用卫星包围地球，而这是以牺牲我们对宇宙的观测能力为代价的。如果不对卫星发射进行严格限制，未来几代人可能只能在光污染和卫星轨迹的干扰中，勉强辨认出曾经璀璨的星空。