衛星如何影響著我們的天文觀測？

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翻譯：張瀚之

校對：牧夫校對組

編排：陶邦惠

后臺：朱宸宇

https://www.universetoday.com/articles/measuring-radio-leaks-from-36000-kilometres-up

射手座A

圖片來源：NRAO/AUI/NSF & N.E. Kassim，海軍研究實驗室

射電天文學界如今面臨一個日益嚴重的污染問題。數千公里高空的，本該用于廣播通信或數據傳輸的衛星，正在偷偷污染天文學家用來研究宇宙的電波頻段。雖然大家關注的焦點常常集中在SpaceX的Starlink衛星及其他近地軌道衛星群，但更遠的衛星呢？它們的影響如何呢？

在36,000公里的高空，成百上千顆衛星正在一個被稱為地球靜止軌道的特殊區域內繞地球運行。它們的運行速度和地球自轉速度完全一致，站在地面上看，它們似乎始終停留在天空的某個固定位置。這些衛星一般都承擔著從電視廣播到軍事通信等各種任務。與那些低軌道衛星不同，低軌道衛星飛速劃過天際，幾分鐘就能跑完一圈，而地球靜止衛星卻能在望遠鏡的視野內停留數小時。

Syncom 2，第一顆同步衛星

圖片來源：NASA

直到今天，還沒有人系統地測量過這些遙遠的衛星是否會在對天文學至關重要的頻段上泄漏電磁輻射。如今，來自CSIRO天文學與空間科學部門的研究團隊終于給出了答案。他們認為大多數情況下，情況還算樂觀。

研究團隊利用澳大利亞Murchison寬視場陣列2020年采集的GLEAM-X調查檔案數據，分析了72至231兆赫頻段的觀測數據，這是未來平方千米陣列（Square Kilometre Array，SKA）將會使用的低頻范圍。他們在一個晚上追蹤了最多162顆地球靜止軌道和地球同步軌道衛星，并通過疊加每顆衛星預測位置的圖像，尋找潛在的射電輻射。

結果顯示，這些遙遠的衛星大多數在這個頻段內對射電望遠鏡來說是隱形的。對于絕大部分衛星，研究團隊設定的輻射上限低于1毫瓦，研究團隊設定在30.72MHz帶寬內的等效各項同性輻射功率的上限低于1毫瓦，最好的記錄甚至達到了驚人的0.3毫瓦。

只有一顆衛星，叫做Intelsat 10-02，顯示出可能的意外輻射，約為0.8毫瓦。但即便是這顆衛星，其輻射強度也遠低于低地軌道衛星的典型輻射水平（其輻射功率往往強大數百倍）。

SKA

圖片來源: SPDO/TDP/DRAO/Swinburne Astronomy Productions

這個區別很重要，因為涉及到距離和幾何因素。地球靜止衛星到地球的距離是國際空間站的十倍。在這么遙遠的距離下，即便是比較強的射電輻射，被地面望遠鏡探測到時也已經變得十分微弱。而且，研究采取了指向天球赤道附近的觀察策略，也就是說每顆衛星在望遠鏡的寬廣視野內停留了很久，為使用敏感的圖像疊加技術提供了機會。所以，即便是間歇性的射電輻射也能被捕捉到。

如果SKA一旦建成，那么它低頻段的靈敏度將比現有的設備高出幾個數量級。對于現在的望遠鏡來說，那些看似無害的背景噪聲，未來可能會成為SKA的嚴重干擾。而這些新的測量結果，為我們預測和減輕未來的無線電頻率干擾提供了寶貴的基準數據。

隨著衛星星座的不斷增多，射電望遠鏡的靈敏度也越來越高，天文學家長期以來依賴的“射電安靜區”正逐漸消失。即使是那些設計上盡量避開某些保護頻段的衛星，它們也可能通過電氣系統、太陽能面板和機載計算機泄漏不必要的輻射。就目前而言，地球靜止衛星在低頻射電譜上似乎還是比較守規矩的鄰居，但隨著技術的發展和衛星數量的增加，它們是否能夠繼續保持這樣的友好關系，還存在很大的不確定性。

責任編輯：郭皓存

牧夫新媒體編輯部

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圖片來源及版權：David Cruz

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