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天文学家警告：巨型太空镜可能比满月亮40倍，“这将比伦敦等大城市更糟糕”
一项研究发现，美国初创公司Reflect Orbital提出的反射阳光的太空镜将对全球夜空产生比先前认为的更严重的影响。
来源:Space.com: NASA，太空探索和天文新闻一项研究发现，美国初创公司Reflect Orbital提议的每一面反射镜，对于站在其地球光束内的观察者来说，其亮度将是满月的40倍。每面镜子产生的光污染将完全抹去其下方天空中的星星，将繁星点点的夜空变成诡异的暮光区。
“这将比伦敦等大城市更糟糕，”该研究的作者之一、普林斯顿大学天体物理学教授加斯帕·巴科斯告诉Space.com。“如果你在光束内，你将看不到任何星星。”
Reflect Orbital最近获得美国联邦通信委员会（FCC）的许可，将一颗名为EARENDIL-1的演示卫星发射到距地球373英里（600公里）的轨道上。该航天器将配备一面60×60英尺（18×18米）的巨型镜子，以测试如何将阳光反射到地球，将太阳能发电厂的运行时间延长到夜间，或在黑暗后免费照亮灾区。
尽管该公司有其意图，但FCC的决定在天文学家、环保活动人士、商业飞行员协会和其他利益相关者中引发了强烈抗议，他们担心如果FCC批准Reflect Orbital在未来几年内发射40,000面比EARENDIL-1更大的太空镜子的计划，可能会带来的影响。
巴科斯是向FCC提出反对意见的天文学家之一。他说，这项新研究为Reflect Orbital的影响提供了确凿的数字，而此前只有粗略的估计。
“Reflect Orbital对我们最初的估计有些怀疑，因此我们采用了基于几十年前论文的地球大气光散射数据来计算光污染，”巴科斯说。“这些散射计算已经在现实生活情境中得到了广泛测试。因此，我们现在基于这篇论文有了科学准确的渲染图。”
研究人员没有关注EARENDIL-1，而是计算了Reflect Orbital运行镜子的影响，这些镜子尺寸为174×174英尺（54×54米）。他们发现，对于站在镜子5.4公里宽光束中心的地球观察者来说，这颗卫星的亮度将是满月的40倍，天空亮度如同日落后的暮光。
但研究发现，由于大气光散射——光子与空气中粒子的碰撞——受镜子经过影响的区域将更广。即使在距离光束近9英里（14公里）处，天空也会比满月时更亮。在距离21英里（34公里）处，光束方向地平线上方的光污染区域仍会比满月时的夜空更亮。
那只是一面镜子。但Reflect Orbital想要发射40,000颗这样的卫星。巴科斯说，数据表明，即使是最有效的太阳能电池板，也需要至少400面这样的镜子同时反射光才能触发发电。论文指出，这些镜子的组合光束亮度将是满月的10,000倍，但这也仅占太阳亮度的约2.4%。
研究人员发现，这些组合光束产生的天空辉光从50英里（80公里）外可见，并将暮光区延伸到距光束9英里（14公里）处。
“那几乎是白天的亮度，”巴科斯说。“就像日出前一样。但事实上，对于太阳能电池板的实际运行来说，这太低了。即使有400面镜子照亮该区域，即使是性能最好的太阳能电池板也几乎无法启动。”
在巴科斯和他的团队基于计算创建的渲染图中，一片原始黑暗的天空被完全转变为一个无星的暮光区，当镜子从头顶飞过时。
Reflect Orbital的发言人在回应Space.com时表示，该研究的发现基于“不准确的假设”，并坚称“绝大多数人一生中都不会看到这种光，因为绝大多数服务地点将非常偏远”，服务于“偏远地区的大型建筑和太阳能项目”。
该发言人进一步补充说，“只有服务于获批地点的卫星才会被激活；未激活的卫星将保持在裸眼可见度以下。”
然而，研究人员批评该公司未能提供技术数据来支持他们的说法。
然而，Reflect Orbital坚称他们“实质性参与了天文学家、环境研究人员和科学家提出的合理关切”，并且这些“反馈已经影响了我们的技术和运营计划”。
该公司表示，他们正在“与美国国家科学基金会制定协调协议，并通过独立研究人员和联邦合作伙伴委托第三方研究”。
作为比较，SpaceX的Starlink目前由约11,000颗卫星组成。根据一些估计，在任何时间点，从地球上的一个点大约可以看到30颗Starlink卫星。然而，Starlink卫星比Reflect Orbital的镜子小得多，也暗得多。
巴科斯说，镜子的总体效果将取决于被照亮表面的反射率和天空的云量。例如，森林可能吸收大部分光，而被雪覆盖的田野或混凝土城市街道会进一步散射光线。
“不仅仅是光束，”巴科斯说。“来自表面的反射光辉会导致天空发光。例如，被光束照亮的城镇的光污染将比该城镇的人工照明强十到二十倍。人工照明只照亮街道和人行道，但在这里，一切都会被照亮——每个后院、公园、屋顶或河流。”
FCC收到了约1,900份反对Reflect Orbital申请的异议。在其关于Reflect Orbital任务许可的命令和理由中，该机构表示“对光学天文学的影响不在[FCC]的审查和授权范围内。”
在美国，卫星项目不受《国家环境政策法》（NEPA）的约束，该法案要求联邦机构评估其决策对环境的影响。这一豁免自20世纪80年代以来就存在，当时每年只发射少数卫星。
该研究已被《天体物理杂志》接受发表，目前可在arXiv上查阅。