这是星链卫星组网两个阶段的轨道面参数,来自SpaceX向FCC申请频率资源提交的文件。
其中初步覆盖(Initial Deployment)部分的计划已经改为550km,72个轨道面, 每个轨道面22颗卫星。第一批发射的星链卫星就是属于这一壳层。来源:SpaceX/FCC
根据美国联邦通信委员会(FCC)对于频段的审批,SpaceX需要在2024年完成一半的发射工作,在2027年完成所有卫星的发射工作。也就是说,短短7年时间,SpaceX就要发射12000多颗卫星。
就在2019年10月份,SpaceX提交了新一批卫星的频率申请,计划再增加30000颗卫星,使得总卫星数达到42000颗,是人类发射过的所有卫星数量的约5倍。这三万颗卫星将运行在328~580千米之间。
“新”的星空
清晨和傍晚的时候我们经常可以看到人造卫星划过天空。这些人造卫星经常出现在天文爱好者的深空照片中,而去除这些人造卫星的轨迹也是后期处理过程中几乎不可避免的一个步骤。星链卫星也不例外。单个卫星的亮度其实也并不出众,但问题是——数量实在是太多了
2019年5月25日晚上,在美国亚利桑那州洛厄尔天文台用望远镜拍摄得到的NGC 5353和NGC 5354星系群的图像。
贯穿图像对角线方向的就是星链卫星穿过望远镜视场时留下的痕迹。来源:Victoria Girgis/Lowell Observatory
星链卫星发射后的前几天,60颗卫星运行在相似的轨道上。因此在地面可以看到大量卫星排成一列从天空中经过的现象。肉眼看上去这些卫星的亮度在3等或更暗,不同卫星的亮度不同,卫星的亮度与姿态有关。由于这些卫星轨道相似,它们会依次经过同一片天区。出现在望远镜视场时,产生的后果是破坏性的,如图3所示。
爱好者用自己的单反拍摄到的卫星闪光
更有甚者,有的爱好者拍到这些卫星甚至有“闪光”的现象。在一段上传至网上的视频中,这个爱好者用自己的单反拍摄到了一长串卫星依次发生闪光(图4),亮度超过了织女星。
画面中最亮星为织女星
这可一下子让天文圈炸了锅。如果以后的天空中全都是这样的卫星,那天文学家和天文爱好者就根本没法观测了,卫星的轨迹全都把遥远的天体盖住了。IAU发表声明表示这样的巨型卫星网络会对天文观测产生严重的影响。针对天文学家们的质疑,SpaceX方面起初表示“卫星非常小,不会有什么影响”,但反对声音渐大后,改口表示“会采取方式降低后续卫星的亮度”。在2019年11月的发射中,就包括一颗被涂黑的卫星,作为尝试降低卫星亮度的手段。但涂黑会对卫星的性能造成不利影响,因为卫星会在太阳光中吸收大量的热量。
另外,星链卫星工作在Ku和Ka频段,在这些波段(12~18GHz,26.5~40GHz)的射电天文观测可能也会受到影响。由于卫星的工作波段包含一条重要的水蒸气谱线,大量的卫星通信也可能会干扰气象卫星对水蒸气的观测,导致天气预报的准确度降低。
闯入者的踪迹
那么,这些卫星会以何种密度出现在我们的夜空中、又会怎样影响我们的天文观测呢?笔者做了一个简单的计算:以12000颗卫星作为研究对象,根据公开数据中的轨道分布,计算地面的观测者在天空中看到的卫星数目。
结果表明,在中纬度地区,任意时刻居然有100颗以上的卫星位于20°仰角以上的天空。在北纬45度左右,这个数目达到了160多颗。