卫星如何影响着我们的天文观测？

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翻译：张瀚之

校对：牧夫校对组

编排：陶邦惠

后台：朱宸宇

https://www.universetoday.com/articles/measuring-radio-leaks-from-36000-kilometres-up

射手座A

图片来源：NRAO/AUI/NSF & N.E. Kassim，海军研究实验室

射电天文学界如今面临一个日益严重的污染问题。数千公里高空的，本该用于广播通信或数据传输的卫星，正在偷偷污染天文学家用来研究宇宙的电波频段。虽然大家关注的焦点常常集中在SpaceX的Starlink卫星及其他近地轨道卫星群，但更远的卫星呢？它们的影响如何呢？

在36,000公里的高空，成百上千颗卫星正在一个被称为地球静止轨道的特殊区域内绕地球运行。它们的运行速度和地球自转速度完全一致，站在地面上看，它们似乎始终停留在天空的某个固定位置。这些卫星一般都承担着从电视广播到军事通信等各种任务。与那些低轨道卫星不同，低轨道卫星飞速划过天际，几分钟就能跑完一圈，而地球静止卫星却能在望远镜的视野内停留数小时。

Syncom 2，第一颗同步卫星

图片来源：NASA

直到今天，还没有人系统地测量过这些遥远的卫星是否会在对天文学至关重要的频段上泄漏电磁辐射。如今，来自CSIRO天文学与空间科学部门的研究团队终于给出了答案。他们认为大多数情况下，情况还算乐观。

研究团队利用澳大利亚Murchison宽视场阵列2020年采集的GLEAM-X调查档案数据，分析了72至231兆赫频段的观测数据，这是未来平方千米阵列（Square Kilometre Array，SKA）将会使用的低频范围。他们在一个晚上追踪了最多162颗地球静止轨道和地球同步轨道卫星，并通过叠加每颗卫星预测位置的图像，寻找潜在的射电辐射。

结果显示，这些遥远的卫星大多数在这个频段内对射电望远镜来说是隐形的。对于绝大部分卫星，研究团队设定的辐射上限低于1毫瓦，研究团队设定在30.72MHz带宽内的等效各项同性辐射功率的上限低于1毫瓦，最好的记录甚至达到了惊人的0.3毫瓦。

只有一颗卫星，叫做Intelsat 10-02，显示出可能的意外辐射，约为0.8毫瓦。但即便是这颗卫星，其辐射强度也远低于低地轨道卫星的典型辐射水平（其辐射功率往往强大数百倍）。

SKA

图片来源: SPDO/TDP/DRAO/Swinburne Astronomy Productions

这个区别很重要，因为涉及到距离和几何因素。地球静止卫星到地球的距离是国际空间站的十倍。在这么遥远的距离下，即便是比较强的射电辐射，被地面望远镜探测到时也已经变得十分微弱。而且，研究采取了指向天球赤道附近的观察策略，也就是说每颗卫星在望远镜的宽广视野内停留了很久，为使用敏感的图像叠加技术提供了机会。所以，即便是间歇性的射电辐射也能被捕捉到。

如果SKA一旦建成，那么它低频段的灵敏度将比现有的设备高出几个数量级。对于现在的望远镜来说，那些看似无害的背景噪声，未来可能会成为SKA的严重干扰。而这些新的测量结果，为我们预测和减轻未来的无线电频率干扰提供了宝贵的基准数据。

随着卫星星座的不断增多，射电望远镜的灵敏度也越来越高，天文学家长期以来依赖的“射电安静区”正逐渐消失。即使是那些设计上尽量避开某些保护频段的卫星，它们也可能通过电气系统、太阳能面板和机载计算机泄漏不必要的辐射。就目前而言，地球静止卫星在低频射电谱上似乎还是比较守规矩的邻居，但随着技术的发展和卫星数量的增加，它们是否能够继续保持这样的友好关系，还存在很大的不确定性。

责任编辑：郭皓存

牧夫新媒体编辑部

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图片来源及版权：David Cruz

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