北京
SPHEREx/NASA
太空观测的晴朗视野如今传来一则坏消息。美国国家航空航天局（NASA）加州埃姆斯研究中心的科研人员在预印本网站arXiv发布一篇最新论文，文中指出：该机构全新的球面巡天望远镜（SPHEREx）在去年5月至9月期间拍摄的图像里，有73.3%都至少出现了一条人造卫星留下的光轨污染，而未来这一情况只会持续恶化
遗憾的是，该结果并不出人意料。SPHEREx全称“宇宙演化、再电离纪元与冰天体探测分光测光仪”，设计初衷是利用近红外波段绘制全天星空图谱。这一观测目标意味着望远镜需要长时间曝光，且单次观测便能覆盖大片可视天区。这两项设计特点，恰恰使其极易遭到在轨卫星的观测干扰。
通常人们认为这类光污染主要困扰地面天文台。但SPHEREx本身就是一台在轨望远镜，运行于距地表约700公里的太空轨道。显而易见，即便身处这个高度，它依旧无法躲开卫星留下的光轨。该望远镜平均每次曝光会拍到2.18条卫星轨迹，多数轨迹交叉形成X形纹路，与巨型卫星星座的运行轨道分布高度吻合。
目前也没有简便手段消除这类观测干扰。SPHEREx搭载了一套自动化的斜坡采样算法，原本用于抵御宇宙杂散射线的干扰：当宇宙射线突发高能冲击成像像素时，系统会暂停该像素的数据采集，防止像素信号过饱和。但如今商用卫星亮度极高，无需宇宙射线触发，就能直接激活这套防护机制，造成观测数据异常。
卫星光轨严重损毁SPHEREx观测图像
论文作者将成像画面中卫星留下的痕迹称作“铁轨纹路”：光轨中心强光区域会被系统抹除，但轨道两侧平行亮线会永久残留在科研观测图像中。这直接导致纹路覆盖区域内所有天体的测光数据全部丢失。
雪上加霜的是，遭遇该难题的并非只有SPHEREx。2023年，欧洲空间局天文学家Sandor Kruk带领另一支科研团队在《自然・天文学》期刊发表研究，哈勃望远镜被卫星轨迹穿过的图像占比，从21世纪初的2.8%上涨至2021年的5.9%。诚然，哈勃单次拍摄的视场范围远小于SPHEREx，但这台仍在服役、资历最深厚的空间望远镜也深陷同类困境，绝非好兆头。
卫星设计方已尝试多种手段缓解该问题，比如给卫星喷涂低反光深色涂层、加装专用遮光罩，以此降低卫星的光学反射亮度。但新一代卫星搭载了大型天线，直接抵消了深色涂层带来的减光效果，让这类卫星成为天空中亮度极高的人造天体。
形势还在持续恶化。多家企业近期向美国联邦通信委员会提交申请，计划获批部署多达200万颗近地轨道卫星，而目前在轨卫星总量仅约两万颗。论文通过模拟测算得出结论：若这批卫星全部获批并完成发射，SPHEREx望远镜拍摄的每一张图像都会出现卫星光轨污染，单张照片平均会出现189条卫星轨迹。
不言而喻，对于运行在巨型卫星星座轨道面及下方的各类观测设备而言，这将是毁灭性打击。多年来，诸多科研机构持续就这场潜在灾难发出警示，但各国始终未能达成具备约束力的国际协议，出台有效管控措施解决该难题。
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本文转载自“悦智网”，原标题《卫星轨道密布干扰太空望远镜：NASA球面望远镜七成五影像布满多余拖迹》。
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