把相机架在三脚架上,对准一片没有月亮的天空,曝光五分钟。回放照片时,你会看到星星,还会看到十几条笔直的亮线——等距、平行,像有人用直尺蘸着铅笔,在夜空这张底片上划了一道道痕。它们不是流星,也不是飞机。
这些线条出现得越来越频繁。2019年之前,天文照片里的卫星条纹还属稀罕;如今,同一台望远镜、同一片天空,条纹数量翻了几倍。夜空正在变得拥挤。
曝光五分钟,为什么会留下线
普通拍照是“咔哒”一下,快门开合不到百分之一秒;天文台拍暗弱天体,却要把快门开上几分钟,像一扇一直敞开的门。任何在这段时间里移动的亮点,都会在画面上拖出一条轨迹。你举着手电在院子里走一圈,照片上就是一道光带——卫星做的事,与此同理。
这种拍法叫长曝光,是天文观测的基本功。也正因如此,卫星对肉眼或许无感,对望远镜却几乎必然留下痕迹。这些痕迹和它们背后的整条问题链,通常被合称为卫星星座光污染。
卫星星座不是天上的星座
一句话说清:卫星星座指由几十到数万颗卫星组成的群体,它们分散在不同轨道面上协同工作,保证任何时刻都有卫星从你头顶经过。
打个比方,这像城市公交。一条线路只跑两辆车,你等半小时;把班次加密到站台总有车,你就不用等。卫星星座就是天上的“公交加密班次”,只不过运送的是网络信号。天上的猎户座是古人把随机几颗星连线编出来的故事,卫星星座则是人类自己排的班表——两者只是共用了一个词。
一颗卫星有多亮
星链(Starlink)卫星工作在约550公里的高度。早期版本在与太阳角度合适时,亮度可达5到6视星等(视星等是衡量天体亮度的数字,越小越亮)。暗夜条件下肉眼极限约6.5等,也就是说,它比你能看到的最暗星星还亮约4倍。在城郊抬头,那些匀速移动、不闪的“星星”,很可能就是它。
后来加装遮阳板的版本把亮度压到6至7等,肉眼多半看不见了。但长曝光相机不挑食:只要比背景亮,就会留下一道线。
从两千颗到一万多颗
2019年以前,地球轨道上在工作的卫星不到2000颗。现在约1.1万颗,其中星链约7000颗;它的规划总量是一期约1.2万颗,提交给监管机构的申请上限约4.2万颗。此外还有OneWeb的数百颗、正在组网的中国千帆星座等。
换个说法:如果这1.1万颗卫星排成单列,每隔一秒从你头顶经过一颗,队伍要走三个多小时才能过完。
望远镜这边发生了什么
2023年发表的一项统计(观测证实)显示:兹威基瞬变设施(ZTF)在2020至2021年的暮光观测中,约20%的图像里出现了卫星条纹。
正在智利运行的薇拉·鲁宾天文台是理论估算的重点对象。早期模型认为,它每晚拍摄的约1000张图像里,可能有高达三成被条纹穿过;2023年的新模型把“数据严重受损”的比例下调到不足1%。究竟影响多大,目前尚无定论——它取决于未来几年实际发射的数量与亮度。
不只是“看不见星星”
射电波段的问题更隐蔽。2023年的观测证实,卫星上的电子设备会在天文射电频段产生意外辐射,强度足以干扰对暗弱天体的测量。
还有大气。低轨卫星寿命约五年,退役后坠入大气层烧毁,留下铝的氧化物。有研究估计,2022年因此进入平流层的铝约十几吨;若星座规模继续扩大,这一数字可能升至每年数十吨以上。这些颗粒是否会影响臭氧层,目前尚无定论。
文化层面的账更难算。肉眼可见的星空是人类共有的;当肉眼可见的人造天体开始多于真正的星星,“仰望”这件事的含义就变了。
谁来管这片天空
国际天文学联合会建议卫星亮度暗于7等,几家公司也做了遮阳等技术改进。但各国航天监管部门主要管频率和轨道,不负责亮度;也没有一份国际条约规定“夜空可以暗到什么程度”。亮度阈值定多少、由谁核查、卫星反光是否算一种跨境光污染——这些问题目前尚无定论。
回到那张曝光五分钟的照片。铅笔画下的痕迹不会自己消失,下一批发射只会让它更密。
你今晚看到的星空,是历史上最热闹的一片;只是这热闹里,越来越多的部分,是我们自己放上去的。那么,当人造亮点开始替代恒星,我们该用哪一把尺子,来决定哪一片天空可以先被“占用”?
延伸阅读
- 艾米莉·莱维斯克《最后的观星人》(The Last Stargazers,2020,中译本已出版):一线天文学家讲述观测现场,含卫星干扰的一手记录。
- 纪录片《Saving the Dark》(2022,国际暗夜协会参与制作):从城市灯光到轨道卫星,谈暗夜保护。
- 国际天文学联合会暗夜与静默天空保护中心(cps.iau.org):卫星亮度建议、行业对话与最新进展的官方来源。
编辑备选标题
- 悬念型:卫星星座光污染,正在偷走哪片星空?
- 画面感型:卫星星座光污染:万颗亮点划过夜空
- 提问型:卫星星座光污染离你有多远?