衛星軌道密布干擾太空望遠鏡：NASA球面望遠鏡七成五影像布滿多余拖跡

SPHEREx/NASA

太空觀測的晴朗視野如今傳來一則壞消息。美國國家航空航天局（NASA）加州埃姆斯研究中心的科研人員在預印本網站arXiv發布一篇最新論文，文中指出：該機構全新的球面巡天望遠鏡（SPHEREx）在去年5月至9月期間拍攝的圖像里，有73.3%都至少出現了一條人造衛星留下的光軌污染，而未來這一情況只會持續惡化

遺憾的是，該結果并不出人意料。SPHEREx全稱“宇宙演化、再電離紀元與冰天體探測分光測光儀”，設計初衷是利用近紅外波段繪制全天星空圖譜。這一觀測目標意味著望遠鏡需要長時間曝光，且單次觀測便能覆蓋大片可視天區。這兩項設計特點，恰恰使其極易遭到在軌衛星的觀測干擾。

通常人們認為這類光污染主要困擾地面天文臺。但SPHEREx本身就是一臺在軌望遠鏡，運行于距地表約700公里的太空軌道。顯而易見，即便身處這個高度，它依舊無法躲開衛星留下的光軌。該望遠鏡平均每次曝光會拍到2.18條衛星軌跡，多數軌跡交叉形成X形紋路，與巨型衛星星座的運行軌道分布高度吻合。

目前也沒有簡便手段消除這類觀測干擾。SPHEREx搭載了一套自動化的斜坡采樣算法，原本用于抵御宇宙雜散射線的干擾：當宇宙射線突發高能沖擊成像像素時，系統會暫停該像素的數據采集，防止像素信號過飽和。但如今商用衛星亮度極高，無需宇宙射線觸發，就能直接激活這套防護機制，造成觀測數據異常。

衛星光軌嚴重損毀SPHEREx觀測圖像

論文作者將成像畫面中衛星留下的痕跡稱作“鐵軌紋路”：光軌中心強光區域會被系統抹除，但軌道兩側平行亮線會永久殘留在科研觀測圖像中。這直接導致紋路覆蓋區域內所有天體的測光數據全部丟失。

雪上加霜的是，遭遇該難題的并非只有SPHEREx。2023年，歐洲空間局天文學家Sandor Kruk帶領另一支科研團隊在《自然?天文學》期刊發表研究，哈勃望遠鏡被衛星軌跡穿過的圖像占比，從21世紀初的2.8%上漲至2021年的5.9%。誠然，哈勃單次拍攝的視場范圍遠小于SPHEREx，但這臺仍在服役、資歷最深厚的空間望遠鏡也深陷同類困境，絕非好兆頭。

衛星設計方已嘗試多種手段緩解該問題，比如給衛星噴涂低反光深色涂層、加裝專用遮光罩，以此降低衛星的光學反射亮度。但新一代衛星搭載了大型天線，直接抵消了深色涂層帶來的減光效果，讓這類衛星成為天空中亮度極高的人造天體。

形勢還在持續惡化。多家企業近期向美國聯邦通信委員會提交申請，計劃獲批部署多達200萬顆近地軌道衛星，而目前在軌衛星總量僅約兩萬顆。論文通過模擬測算得出結論：若這批衛星全部獲批并完成發射，SPHEREx望遠鏡拍攝的每一張圖像都會出現衛星光軌污染，單張照片平均會出現189條衛星軌跡。

不言而喻，對于運行在巨型衛星星座軌道面及下方的各類觀測設備而言，這將是毀滅性打擊。多年來，諸多科研機構持續就這場潛在災難發出警示，但各國始終未能達成具備約束力的國際協議，出臺有效管控措施解決該難題。

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本文轉載自“悅智網”，原標題《衛星軌道密布干擾太空望遠鏡：NASA球面望遠鏡七成五影像布滿多余拖跡》。

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