太空垃圾光污染严重——地球上，天文台或无处安放

“星链”卫星在天文照片上留下了条纹。

图片来源：美国国家光学红外天文研究实验室

“星链”卫星轨迹影响卡森国家森林的夜空，这是卫星发射后不久拍摄到的影像。图片来源：《自然·天文学》

【今日视点】

◎本报记者 张梦然

近年来，近地轨道卫星和太空碎片数量一直在增长，预计还在加剧。

尤其自2019年美国太空探索技术公司（SpaceX）发射了第一组由数千颗卫星组成的“巨型星座”以来，近地轨道上的卫星数量增加了一倍多。每一颗新卫星都会增加它撞击另一个绕地球轨道运行物体的风险，产生更多碎片，连锁反应下，由“级联碰撞”产生越来越小的碎片。

这些太空垃圾的威胁，近年来被提到过多次，但这一次，科学家将视角聚焦在碰撞本身之外。最新一期英国《自然·天文学》发表了一系列文章，专门探讨了人造卫星和空间碎片对夜空亮度的影响。不断增加的“太空垃圾”云，将光反射回地球，这导致了天文学界的严重忧虑：光污染的潜在影响，及它对地面望远镜和空间望远镜的潜在干扰。

“明亮的夜空”致天文数据损失

在一篇评论文章中，意大利光污染科学与技术研究所科学家法比奥·法尔奇团队表示，地面和来自近地轨道卫星的光污染正在增加。他们说，由于光污染，地球现在几乎已经没有什么偏远之地能满足安放天文台的标准了，即没有光污染、晴空数量多、视野效果好。

这组科学家提出，对抗光污染和太空污染是一个社会政治问题而非技术问题，他们认为应当引入约束机制，停止夜间人工照明和卫星集群的迅速增加。

美国暗夜咨询有限公司的约翰·布兰特尼及其同事在一篇观点文章中，计算了近地轨道卫星和太空碎片增加的总体影响，他们认为，这导致全球夜空亮度潜在上升，造成面天文数据损失，因为宇宙信号可能在噪音里丢失，也可能减少地面发现和一些观察项目的机会。最新建模研究显示，在未来十年内，夜空最暗的部分将变得更亮，而天文台能够看到的恒星数量减少约7.5%。

天空正在飞速变化

尽管可能很难注意到，但天空正在以天文数字的速度变化。

地面上的光污染与天空中卫星和碎片相结合，意味着天文学家正慢慢“耗尽”真正黑暗的地方来研究星体。

斯洛伐克科学院研究人员米洛斯拉夫·科奇法吉团队提出了一个模拟夜空亮度的新方法。他们解释说，夜空建模通常使用米氏理论对光散射的理解。这种方法提出了夜空中光散射的一个简单的物理图景，易于计算。但研究团队发现这一方法可能对真实世界情形过于简化，可能导致低估天空辉光。

美国旧金山大学天文学家阿帕娜·温卡特珊在一篇全球视点文章中，讨论了近地轨道日益拥挤的特征，并强调了这对天文观察和全世界黑暗天空的消极影响。她认为，人类从先辈那里继承了太空的美好，亦应将美好传承下去，太空“通过科学、叙事、艺术、起源故事和文化传统连接我们彼此——而现在它岌岌可危。”

从地面到天空的光污染

在这次讨论之前，科学界早已展开过光污染对天文学领域影响的研究，不过，主要针对地面光源。

在地球陆地表面的很大一部分，天空在日落后很长一段时间内继续散发着人造暮光。这种“天光”是对环境有严重影响的光污染形式，会影响昼夜活动的动物，会破坏人类文化遗产的重要组成部分，更会对观星和天文学产生负面影响。

今年年初发表在《科学》杂志上的一项研究报告指出，在城市环境中，星星从人类视线中消失的速度是惊人的，星星能见度的变化可用每年7%—10%的天空亮度增加来解释。如果继续以这种速度发展，一个出生时能看到250颗星星的孩子，在18岁生日时只能看到100颗星星。

这是2011年至2022年间50000多次肉眼观察夜空的分析结果，它表明“污染”人们视野的，除了光学光源，其实还有各种无线电源，如手机、无线互联网发射器、GPS卫星等。

尽管人们对光污染的认识在不断提高，但目前的照明政策还没有带来任何改善，至少在陆地层面上如此。人们希望在太空层面，一切还来得及。

(编辑:月儿)