BlueWalker 3卫星正式成为天空中最亮的物体之一

BlueWalker 3卫星的图像。(图片鸣谢:uux.cn/迈克尔·楚克兰)

（神秘的地球uux.cn）据美国太空网（莫尼莎·拉维塞蒂）：周一(10月2日)，国际天文学联合会的科学家宣布，夜空中可见的最亮物体之一不是恒星或行星，而是BlueWalker 3原型卫星。

“对于世界各地的许多天空观测者来说，这是不可接受的亮度，”Meredith Rawls告诉Space.com，他是该发现论文的合著者，也是IAU保护黑暗安静天空免受卫星星座干扰中心(IAU CPS)的成员。

作为AST SpaceMobile公司开发的雄心勃勃的5G通信系统的一部分，BlueWalker 3从我们在地球上的有利位置看起来非常明亮，因为除了运载火箭适配器(LVA)，它还拥有一个被称为相控阵天线的巨大结构。事实上，BlueWalker 3被认为是有史以来部署到低地球轨道的最大的商业天线系统；它于2022年9月在那里发射。

这个阵列占据了大约64平方米(689平方英尺)的空间——因为这些面板是反射性的，所以BlueWalker 3几乎就像一面巨大的镜子，不断地将阳光反射到我们的眼睛。

这面镜子可能很快就会有同伴了。AST表示，它设想在不久的将来大约有90颗类似的卫星漫游天空，形成专家所说的“卫星星座”，尽管AST发言人告诉Space.com，相比之下，其他这样的星座预计需要数千颗卫星来实现其覆盖目标。

“我们正在建设第一个也是唯一一个基于空间的蜂窝宽带网络，旨在无缝连接日常智能手机，”AST发言人告诉Space.com。“通过连接人们，我们的目标是减轻贫困，刺激经济发展，培育多元化的数字社会和拯救生命。”

然而，自然地，这个超亮卫星原型开启了一扇大门，让人们担心我们的夜空是否正在被太多的人造恒星所散落——特别是因为这不是一个孤立的情况。例如，SpaceX的Starlink卫星已经引发了类似的讨论。这样的未来不仅对观星者来说是可怕的，而且对天文学家的工作也构成了威胁。

这是因为过度的、人为的天空亮度直接影响了天文观测，包括无线电和光学观测。

“这颗卫星是在没有太多考虑其对天文学的影响的情况下发射的，”该研究的合著者、IAU CPS成员齐格弗里德·埃格尔告诉Space.com。“IAU CPS试图改变这种情况，并与航天工业合作解决问题。”

特别是，天文学家担心BlueWalker 3将如何影响在黄昏时间进行的研究。

“这些观测面向内太阳系，因此需要太阳在地平线以下，”该研究的合著者、IAU CPS成员杰里米·特雷格洛恩-里德告诉Space.com。“其中一种类型的观测寻找近地物体，并对可能与地球发生碰撞的小行星发出预警。因此，这些卫星可能会阻碍任何早期预警的尝试，从而阻止我们保护自己免受灭绝级别的影响。”

BlueWalker 3卫星部署在地球上，AST SpaceMobile的工作人员在一个干净的房间里围绕着它(图片来源:uux.cn/SpaceX)

尽管所有卫星都反射阳光，并有可能造成破坏，包括目前在地球低轨道上闪耀的数千颗Starlink互联网连接卫星(还会有更多)以及在该地区拥有600多颗卫星的OneWeb endeavor，“BlueWalker 3是所有卫星中最亮的，”罗尔斯说，“亮得多。”

“好消息是，”她继续说，“天文学家已经与这些公司建立了对话，在减缓变暗方面取得了重大进展，并且与国家科学基金会达成了新的协调协议。”

但是天文学家认为，整个行业还需要做更多的工作。“在SpaceX和Starlink星座的情况下，每个人都被它们的亮度所震惊，”Tregloan-Reed说。“三年后，在许多媒体报道了这种低地球轨道星座的亮度及其对夜空的影响后，我们看到像亚马逊·柯伊伯这样的公司正在开发缓解设计，并在发射前与天文学家合作，而像AST SpaceMobile这样的其他公司似乎将亮度问题视为事后想法。”

AST的发言人确实指出，该公司意识到了BlueWalker 3的亮度问题，并正在努力通过采用一系列策略来解决这些问题，包括与美国宇航局和其他天文学团体合作，将网关天线放置在距离对天文学至关重要的无线电安静区相当远的地方，以及使用滚转倾斜飞行动作来减少视星等。

根据发言人的说法，AST还打算为其下一代卫星配备抗反射材料，并分享详细的位置数据，以帮助天文学家规划他们的观测。然而，罗尔斯建议应该制定更明确的法规，因为与国家科学基金会的协调只适用于美国本土的发射。

她说，任何一家公司可以发射或运营多少颗卫星，实际上也没有限制。

蓝行者3号飞过亚利桑那州的基特峰国家天文台。(图片鸣谢:uux.cn/KPNO/努尔拉布/IAU/斯考/NSF/奥拉/R .斯帕克斯)

为了得出BlueWalker 3对天文学和夜空可见性的影响的结论，研究人员开展了一项国际活动，从世界各地的业余和专业天文学家那里收集天空观测数据。这包括美国、摩洛哥、智利、新西兰、墨西哥和荷兰的统计数据。根据这项研究，在BlueWalker 3发射前进行的视觉观察确实表明卫星将“特别明亮”，但直到部署后，科学家们才能真正看到影响。

一旦BlueWalker 3的天线阵列在太空中完全展开，其亮度达到约0.4的峰值。在这个有着数百年历史的星等系统中，较小的数字比较大的数字更亮——0级天体比5级天体亮100倍。超级明亮的物体甚至可以进入底片(满月的星等约为-12.6，而太阳的亮度约为-27)。

该研究称，作为背景，我们在太空中可以看到的大多数卫星星座的星等都在4到6级之间，将BlueWalker 3的星等0.4级比作南河座和黄河座。我们在地球上看到的这些星体分别是小犬座和波江座中最亮的恒星。

除了巨大的天线阵列，甚至卫星的运载火箭适配器本身似乎也达到了约5.5级的亮度，该团队表示，这比当前国际天文学联盟推荐的7级亮度高4倍。在某种程度上，这个建议是基于一个亮度水平，预计当维拉c .鲁宾天文台的LSSTCamera明年开始对南方天空进行长达十年的调查时，这个亮度水平对观测来说尤其具有挑战性。

Tregloan-Reed说:“低于这一限制将允许使用人工智能等软件从图像中删除卫星，同时恢复下面的天文数据，或者至少掩盖受影响的像素。”“超过这个限制意味着卫星很可能会使像素饱和，从而无法恢复卫星下面的数据。”

BlueWalker 3比那个目标亮400多倍。

“目前，基本上所有的星座卫星都比IAU设定的7等建议亮度更亮，”Eggl说。“所以，从某种意义上来说，它们都令人不安。它们对天空亮度的综合影响是另一个问题。”

例如，Starlink卫星的亮度只有BlueWalker 3的大约0.7%(是的，它们在夜空中仍然可以用肉眼看到)，但SpaceX希望创建一个由大约4万颗卫星组成的星座，Tregloan-Reed说:“整体影响，特别是对天空辉光的影响，令人担忧。”

最终，该团队的工作目标是引起对这个问题的关注，以鼓励科学家和卫星工程师思考如何保护我们的黑暗天空。

该小组说，卫星制造商应该找到减轻这些模块在低地球轨道上发出的亮度的方法，但望远镜设施也应该考虑解决亮度问题的方法。“一方面，天文学家在处理数据中的‘噪音’方面很有经验，”罗尔斯说，例如，考虑到来自月光、相机电子设备、云和地面光污染的不想要的信号。

因此，BlueWalker 3只是又一个需要应对的噪音源。

罗尔斯还提到，科学家们已经在开发各种工具来解决这个问题，如所谓的图像分析管道，条纹识别程序和望远镜调度算法。

“另一方面，”她补充说，“建造所有这些工具需要真正的资源，如果天空中没有以惊人的速度充满明亮的卫星，这些工具就没有必要。”

Tregloan-Reed还建议卫星工程师考虑几个解决方案，其中一个相当有趣。这一概念基本上要求用能源市场反映卫星市场，消费者可以根据供应商的绿色证书选择他们希望使用的能源供应商。

例如，卫星运营商可以宣传他们的卫星星座对夜空的影响最小，这有望帮助消费者做出更明智的选择，了解他们想使用这些星座中的哪些服务。另一个想法是将卫星星座瞄准地球静止轨道，而不是低地球轨道。

“如果BlueWalker 3被放置在35000公里的地球同步轨道上，而不是现在的500公里，它将立即变成当前亮度的0.02%，比IAU设定的7级限制弱一个数量级，”他说。

为了开始帮助天文学家避免数据中的噪声，该团队还确保研究BlueWalker 3阵列的亮度水平如何根据卫星的位置而变化。这可能有助于天文台计划如何在未来的夜空被大量的人造光淹没的情况下进行天文研究。

“大多数表面在某种程度上都是自然反射的，反射的类型和它在地球上不同位置的亮度很难提前准确预测，”罗尔斯说。“这不一定是你坐下来设计卫星时会想到的东西。”

"保护黑暗的天空必须是开发、测试和部署黑暗缓解措施的优先事项."

这篇论文发表在10月2日的《自然》杂志上。