想“單純”地看個星星怎麼這麼難？_風聞

　　原作：Ben Turner

　　編譯：饒文衝 周學雲

　　校對：金振坤 畢琳 苗陽

　　排版：李子琦

　　後台：庫特莉亞夫卡 李子琦 徐⑨坤 胡永葳

　　參考鏈接：

　　https://www.livescience.com/space-junk-blocks-view-of-cosmos.html

　　空間碎片所反射的光芒

　　已經嚴重影響到了天文觀測

　　編者按

　　編者小時候在太行山的農村長大，心中故鄉的意象符號除了童年玩耍過的小院、門口蒼翠的山峯，就是那純淨、璀璨的夜空了！每每憶起往事、想起故鄉時，腦海中總會浮現出兒時夏日的晚上躺在母親懷裏在院中乘涼，一邊抬頭看星星，一邊聽母親講李白《靜夜思》的畫面。至於母親講的“明月光”和“地上霜”的關係、“思故鄉”是什麼意思，我那小腦袋瓜根本聽不懂，或者説並不感興趣……唯一感興趣的是星星到底是什麼東西？怎樣才能飛上天空和星星近距離接觸……長大後，每逢節假日回鄉，哪怕是寒冷的冬天，我總要花些時間獨自到老屋房頂上坐坐，抬頭看看星空，可是這兩年連這個願望也無法實現了——村裏裝上了路燈且整晚常亮，農村這最後的一片淨土也被燈光侵蝕掉了（當然，編者並不是反對裝路燈，只是為不能兩全而感到可惜），當然更不用提城市裏了，能零星看到幾顆星星已是莫大奢侈——來自地面的光污染已經將理想的觀星之地侵蝕得所剩無幾……可是遠離城市和燈光就能觀測到“純淨”的星空了嗎？科學家最近的研究發現，不斷增多的太空垃圾對星空的“污染”遠超過之前的預期，對天文觀測的影響可能比地面光污染還要嚴重得多！

　　台灣合歡山上拍攝的長曝光星軌影像(圖片來源: Shutterstock)。

　　一項新的研究警告説，夜空中閃爍的衞星和太空垃圾越來越多，這對我們的宇宙觀測和天文學研究構成了嚴重威脅。

　　研究人員發現，目前有超過8440噸的太空物體正在繞地球運行，包括失效的衞星和廢棄的火箭助推器等，使地球大部分地區的夜空亮度提高了10%以上，也就是説地球上已經很難找到不受光污染的夜空了。研究人員在《皇家天文學月報》(Monthly Notices of the Royal astronomy)上表示，這使得天文精確測量變得越來越困難，同時天文學家錯過重大發現的幾率也大大增加。

　　太空垃圾示意圖（圖片來源於網絡）。

　　該研究的主要作者、斯洛伐克科學院高級研究員米羅斯拉夫·科喬法伊（Miroslav Kocifaj） 在一份聲明中説：“我們原本以為，衞星碎片對天空亮度的影響應該微乎其微，但是我們首次理論模型估測結果出人意料，因此我們不得不迅速公佈研究結果”。研究人員建立了一個理論模型，並考慮了每個碎片的平均大小和亮度，通過這個模型來計算天空亮度的變化。

　　研究人員表示，背景天體的光線經衞星和太空垃圾散射產生了許多幹擾亮紋，亮紋與觀測對象難以區分，甚至比觀測對象更亮，大大增加了天文成像的難度，即使可以獲得成像，圖像的清晰度也會大打折扣。

　　研究人員發現，當使用低分辨率探測器（例如人眼）觀測宇宙時，這種效應最為顯著，整個視野都呈現出瀰漫的光芒。高角分辨率和高靈敏度的望遠鏡也可能會有一部分圖像被光污染破壞，雖然不像低分辨率儀器那樣整塊圖像都瀰漫着亮光，它們可能會把垃圾碎片反射的光分解為一個個亮斑，但這也會產生很大的干擾——例如會嚴重影響對沿着銀河系盤面運行的發光恆星雲的觀測。這種影響與你在地球上的觀測位置無關。

　　“與地面光污染不同，由於這種‘人造光’在天上，所以地面上很大範圍內的觀測者都會受到影響”，研究合著者、國際夜空保護協會公共政策主任約翰·巴倫廷（John Barentine）在聲明中説，“以往天文學家還可以將觀測站建在遠離城市燈光的地方，以尋找黑暗的天空，但這種新的光污染卻很難避免。”

　　夜空將會變得更明亮，特別是隨着旨在提供全球互聯網接入的大型商業衞星陣列——“巨型星座（mega-constellations）”項目的不斷推進，包括亞馬遜(Amazon)、SpaceX和OneWeb在內的至少12家運營商計劃發射新的巨型星座或擴大現有網絡規模。SpaceX的“星鏈”目前有1200顆在軌衞星，且該公司計劃在未來幾十年將其數量增加到4.2萬顆，大約是目前所有在軌正常運行衞星數量的14倍。

　　SpaceX的“星鏈”衞星造成的明亮條紋(圖片來源:Andreas Möller)。

　　日益擁擠的太空也增加了衞星之間相互碰撞以及和其他物體碰撞的可能性，從而會產生更多明亮的碎片。

　　歐空局(ESA)在2019年12月提出了一個解決方案，即在2025年發射一個抓取太空垃圾的四臂機器人，並希望將其作為一項測試，來驗證未來建設活動範圍更廣的清潔機器人羣的可能性。與此同時，歐空局總幹事約翰-迪特里希·沃納（Johann-Dietrich Wörner）呼籲制定新規則，讓發射衞星的公司和機構負責清理他們產生的垃圾。

　　另外據原文所在網站（Live Science）此前報道，澳大利亞的一個科學家團隊甚至提議用激光來爆破這些太空垃圾。本號週二推送的副文也提到了該方案——《激光技術破局太空垃圾困境》。

　　路基激光系統的藝術想象圖 （圖源: ESO/L. Calçada）。

　　研究人員希望他們的論文能夠提高人們對太空垃圾影響天文觀測的認識。

　　巴倫廷説:“我們的研究結果表明，（如果不處理這些垃圾），不僅是天文學家，還有很多人將再也無法接觸到純淨的夜空。”

　　本文原文發表在Live Science上。

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星河下噴發的火山

影像來源: Diego Rizzo