近日，《科學》雜志的一篇報道稱，平方公里陣列射電望遠鏡（Square Kilometre Array，以下簡稱SKA）項目發(fā)布了一份關于SpaceX的Starlink（星鏈計劃）對該陣列的影響分析報告。

報告顯示，Starlink與SKA預計使用的無線電頻段有所沖突，將會使其喪失對太空中有機分子、水分子等關鍵信息的敏感性。目前，射電天文學家正在尋找解決之道。

信號撞車，馬斯克項目飽受天文學家批評

SKA計劃是國際天文界計劃建造的世界最大綜合孔徑射電望遠鏡，意在通過建設3000－4000個大型射電天文天線陣列，形成1平方公里的信息采集區(qū)，監(jiān)測天空中從未有過的細節(jié)，從而幫助人類填補對于宇宙基本認知的空白。

由于南非沙漠地區(qū)具有完美的射電靜默背景，項目所需的高中頻反射面天線將在此處建成，預計在21世紀20年代末期完工。為了保障SKA對天空的觀測，這里甚至禁止使用手機，然而，由于Starlink的存在，這些努力可能付諸東流。

馬斯克Starlink計劃發(fā)射的人造衛(wèi)星，圖片來自spacex

“Starlink”是SpaceX最為野心勃勃的計劃之一。2015年1月，埃隆·馬斯克（Elon Musk）宣布SpaceX將在2019年至2024年間發(fā)射1.2萬顆衛(wèi)星進入地球軌道，創(chuàng)造出一個由人造衛(wèi)星組成的巨型星鏈，從而在全球范圍內提供高帶寬、低延遲、低成本的衛(wèi)星寬帶互聯(lián)網服務。

在馬斯克的構想中，Starlink可達到1G/s的全球網速，并解決偏遠、深海地區(qū)等信號死角問題，消除信息鴻溝，實現(xiàn)無盲點覆蓋，從而帶來一場互聯(lián)互通的信息革命。到目前為止，SpaceX已經發(fā)射了超過700顆Starlink衛(wèi)星，創(chuàng)下了人類歷史上最密集的衛(wèi)星發(fā)射記錄。然而，盡管Starlink的太空網絡布局開啟了通信互聯(lián)的新紀元，天文學家們在意的卻是這些衛(wèi)星對星空帶來的“噪音”。

SKA的這份分析報告顯示，Starlink中用來傳輸互聯(lián)網信號的頻段占據(jù)了10.7至12.7千兆赫茲中相當大的頻段，處在 5b 頻段范圍內，它也是南非SKA陣列射電望遠鏡需要觀測的七個頻段之一。如果把直接影響與信號泄漏的影響計算在內，當Starlink發(fā)射的衛(wèi)星達到6400顆時，望遠鏡下行頻帶的靈敏度將損失70%。如果衛(wèi)星數(shù)量達到10萬顆，5b頻段將完全無法使用。

到那時，SKA會對最簡單的氨基酸——甘氨酸（蛋白質的一種成分）等分子失去敏感性，而尋找生命的發(fā)源地、調查宇宙的起源與演化正是SKA開拓的重要領域。SKA總干事菲爾·戴蒙德（Phil Diamond）介紹，“如果在一個正在形成的行星系統(tǒng)中探測到它，那將是一條非常有趣的信息。”

與此同時，5b頻段還可能用以追蹤遙遠星系中水分子的蹤跡，幫助宇宙學家研究暗能量如何加速宇宙膨脹。

事實上，這已經不是Starlink所遭受的第一次質疑。在Starlink將首批60顆衛(wèi)星送入軌道之際，其衛(wèi)星的明亮程度就讓天文學家瞠目結舌。泰勒·諾德格倫（Tyler Nordgren）說道，“這有可能會改變自然的天空”。研究表明，運行中的衛(wèi)星軌道產生的光線會破壞大多數(shù)圖像，寬視場光學測量受損最為嚴重。大量進入地球軌道的人造衛(wèi)星星座可能會對地面和天基天文學研究產生重大不利影響。

三方協(xié)作，尋找一條共存之路

最近，聯(lián)合國外層空間事務廳（UNOOSA）的一個研討會討論了SKA的這份分析報告，SpaceX公司負責衛(wèi)星政府事務的副總裁帕特里夏·庫珀（Patricia Cooper）在研討會上表態(tài)，稱自8月以來，所有發(fā)射的Starlink衛(wèi)星都安裝了“面罩”以減少反射。她還表述，“我們正在努力尋找一條可以共存的道路?！?/p>

隨著科學技術的發(fā)展，近幾十年來，天文望遠鏡不可避免地需要與衛(wèi)星發(fā)射器共存。射電天文學家希望衛(wèi)星在飛越射電觀測站時，能夠關掉發(fā)射機，轉移到其他波段，或是把它們指向別處。美國國家射電天文觀測臺的主任托尼·比斯利（Tony Beasley）說，他們一直在和SpaceX討論這些選擇，“在接下來的一兩年里，我們將嘗試在技術上與他們實時協(xié)調，進行測試。”

但有一部分天文學家不想僅僅指望企業(yè)的善意。除了尋求聯(lián)合國外層空間事務廳的幫助外，他們還希望聯(lián)合國國際電信聯(lián)盟（ITU）能夠介入。英國喬德雷爾班克天體物理中心主任、射電天文學家邁克爾·加勒特（Michael Garrett）說：“無線電頻譜是一種資源，正被那些通常不重視科學的私營公司所消耗。在我看來，只有政府干預才能阻止這種狀況?！?/p>

由此，天文學家提出了兩項建議：其一，未來所有近地軌道衛(wèi)星的設計應避免向射電望遠鏡和無線電靜默區(qū)發(fā)射波束；其二，近地軌道衛(wèi)星應做好旁路信號泄漏的控制措施。這些建議將在明年聯(lián)合國的一系列小組委員會上進行討論，并進一步提交給聯(lián)合國空間觀測處與聯(lián)合國大會。哈佛-史密森天體物理中心天文學家喬納森·麥道威（Jonathan McDowell）表示，如果一切按計劃進行，這些指導方針將被各國政府作為許可規(guī)定加以采納。

在衛(wèi)星互聯(lián)網方面，SpaceX并不孤獨，Amazon、OneWeb等公司都在推進類似的雄心壯志。如果政府、衛(wèi)星運營商與天文學家不能通過對話及早提出創(chuàng)新性的解決辦法，屆時天空將異常擁擠，衛(wèi)星發(fā)射與天文觀測間的矛盾將更加突出。

正如一名天文學家所說，“這些頻譜分配代表了社會的目標和意圖。人類制造它們是為了促進商業(yè)、國防和其他各種活動。我們必須找到一個在某種程度上滿足所有這些要求的解決辦法。”

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