Starlink 衛星對天文觀測的損害,研究:LSST 望遠鏡過半照片可能得直接丟掉

科技新報


隨著 SpaceX 的 Starlink 衛星群一批接著一批發射升空,天文學家也迫切想知道它們對地面望遠鏡觀測的影響程度有多大。最近,科學家分析了衛星對大型綜合巡天望遠鏡(建設中)的干擾程度,毫不意外,結果非常不理想。

大型綜合巡天望遠鏡(Large Synoptic Survey Telescope,LSST)為建設中的廣視野巡天反射望遠鏡,主鏡直徑 8.4 米,每 3 天就會拍攝全天 1 次,預計明(2021)年帶來科學第一光,2022 年開始展開進行為期 10 年的全面運行調查,任務包括協助追蹤小行星、暗物質探索、剖析銀河系結構等。

理想情況下,LSST 望遠鏡上的 32 億像素感光耦合元件(CCD)相機將能進行 30 秒長曝光、以拍攝昏暗而遙遠的物體,其亮度比肉眼所見之亮度還要黯淡 2,000 萬倍。也因此,這座望遠鏡必須在完全無光害污染的天空下才能達到最高效率。

人們可能還不太了解 Starlink 星際互聯網計畫帶來的天文觀測影響,這 12,000 顆在低地軌道(LEO)運行的衛星比其他衛星都還要亮,當通過望遠鏡觀測視野時將嚴重干擾成像,比如去年底時,位於托洛洛山美洲際天文台的布蘭科 4 米望遠鏡(Blanco 4米望遠鏡)在利用 DECam 相機拍攝天空時,在一張曝光 333 秒的圖像(如下)中竟然出現了至少 19 條光紋,推測就是第二批 Starlink 衛星所造成。

▼ 托洛洛山美洲際天文台拍攝到的一張圖像中包含了至少 19 條衛星光紋。


而根據大型綜合巡天望遠鏡科學團隊的一篇最新研究,預計 LSST 望遠鏡將近三分之一的圖像至少都會包含一條衛星軌跡線;在黃昏或黎明拍攝的所有圖像更至少都會拍到 1 條衛星軌跡,如果不採取任何措施來緩解這懸而未決的問題,團隊預計事後的分析工作量將大增至少 4 年。

另一個問題與 Starlink 衛星的部署方式有關。火箭初步釋放有效載荷的軌道高度為離地 290 公里,接著衛星再慢慢調升到離地 550 公里左右的任務軌道,然而這過程形成了「衛星列車」奇景,如果觀測位置正確,你或許已看過天空不止出現一兩次發光的衛星列車。

對天文學家來說,衛星在照片上劃過的痕跡,可能會迫使他們整理時直接將一半圖片丟到回收桶,然後多花時間重新拍攝;其他解決辦法則包括引進更強大的圖像處理算法,以解決衛星軌跡光紋;或是開發預測衛星軌跡的軟體,防止望遠鏡在同一時間掃描同一區天空;再更激進的,直接更改望遠鏡設計以阻止衛星的反射光,否則 Starlink 衛星群對天文觀測造成的傷害難以彌補。

今年 1 月 SpaceX 發射第 3 批 Starlink 衛星群,其中有一顆塗有實驗塗層,可以讓衛星反射率降低,後續觀察雖然亮度真的降低了,但變動幅度不大。對此,SpaceX 表示他們正在更積極應對這個問題,未來 Starlink 衛星可能會配備遮光罩。

(圖片來源:托洛洛山美洲際天文台

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