近期,全球天文界再次向美國聯邦通信委員會FCC提交了一份措辭嚴厲的意見書。
這份意見書的署名者,涵蓋全球主要天文機構,以美國天文學會AAS為核心,聯合國際天文學聯合會IAU、英國皇家天文學會RAS、歐洲南方天文臺ESO等,堪稱近年來全球天文界聲勢最為浩大的一次「聯名抗議」事件。
這份長達12頁的抗議文件,直指人類兩項「令人戰栗」的商業航天計劃:
一是SpaceX擬在低軌部署總計達100萬顆具備AI運算能力的衛星矩陣;二是初創公司Reflect Orbital計劃遠期部署的5萬顆軌道反射鏡衛星。
全球天文界警告稱,這些計劃一旦缺乏監管地落地,人類數百萬年來熟悉的美麗星空將徹底「變色」。
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圖源:Josh Dury
從通信到算力:商業衛星的「百萬顆」狂飆之路
商業航天的發展歷史并不長,但它的擴張速度卻在加速推進。
2015年,SpaceX宣布推出星鏈計劃(Starlink),擬向近地軌道部署約1.2萬顆寬帶互聯網衛星,彼時已有聲音擔憂星空將因此改變。但沒有人能預料到,這只是序幕。
11年前,星鏈(Starlink)計劃的初衷還是提供衛星通信;而伴隨AI時代的到來,SpaceX的愿景已向「太空邊緣計算」演進。
2026年初,SpaceX宣布新的更為激進的計劃:將百萬顆低軌數據中心衛星送入太空,并向FCC提交了申請。FCC則在3月完成了這項計劃的公開征求意見。
按照馬斯克的設想,將高耗能計算基礎設施遷至太空,可以利用外空的低溫背景并充分釋放AI潛力。與此同時,Reflect Orbital計劃遠期部署的5萬面軌道反射鏡(每面約10米寬),則試圖在深夜將陽光「外送」給地面客戶。
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反射鏡衛星概念圖(圖源:CBC)
這兩項計劃的規模,在商業航天史上均屬前所未有,疊加其它近地軌道寬帶衛星項目(如亞馬遜Leo、英國OneWeb等),全球商業衛星的在軌數量正在從「萬」量級向「百萬」量級躍遷。這種擴張的陡峭程度,已遠遠超出現有人類天文觀測體系的承載極限。
令天文學家不安的,還有監管機構的態度。美國FCC等似乎傾向于批準這些計劃,且并未強制要求相關企業開展全面的環境影響評估,如EIA等。「現在的預設是,這些申請理應獲批,而反對者需要舉證存在的問題」,有天文學家表示。
被照亮的星空:遠超天文范疇的影響沖擊
對于監管機構的態度,有天文學家直指,目前正在推進的龐大商業航天計劃,不僅影響天文環境范疇,還會對地球自然環境造成巨大沖擊,監管機構們對此卻不進行全面環境審查,這令人十分擔憂。
要理解天文學家為何如此憤怒,雷科技(ID:leitech)認為需要首先了解商業航天對星空的具體影響情況。
英國皇家天文學會(RAS)副執行主任羅伯特·梅西做了一個直觀的類比:Reflect Orbital的軌道反射鏡若直視,其亮度將是滿月的數倍。即便以傾斜角度觀測,其亮度也堪比金星——夜空中僅次于月球的最亮天體。「這無異于在破壞人類遺產的核心部分」,梅西認為。
梅西同時指出,SpaceX計劃發射的百萬顆數據中心衛星,盡管單顆亮度較低,但由于星座規模極其龐大,任何時刻都將有成千上萬顆如恒星般閃亮的光點在蒼穹穿梭。這意味著,即便在沒有反射鏡的日子里,地球的夜空也將變得「燈火通明」。
另有天文學家透露,若SpaceX百萬顆軌道數據中心衛星計劃成真,歐洲南方天文臺(ESO)建造在智利的甚大望遠鏡(VLT),每幅圖像將損失多達10%的像素,部分觀測類型的像素損失甚至可達30%。「我們通常將技術損耗控制在3%以內,而天氣因素造成的總損耗約為10%」,天文學家指出。
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SpaceX星鏈衛星與AI數據中心星座的可見性比較(圖源:John Barentine)
對于依賴暗弱天體信號觀測的天文學研究而言,這種損耗是致命的。而Reflect Orbital反射鏡星座可能帶來的夜空亮度整體上升,也將迫使天文學家將拍攝曝光時間顯著延長。有天文學家表示,「我們將再也無法觀測到暗淡的天體目標,后果將是災難性的。」
全球天文界近年啟用了有史以來最強大的天文觀測設備,旨在拓展人類對宇宙認知的極限。去年啟用的耗資100億美元的維拉·魯賓天文臺,以及目前正在智利建造的更多新式大型望遠鏡,其未來觀測也將受到龐大衛星運行的嚴重干擾。
與此同時,天文學家估計,目前每天大約有三顆舊衛星或廢棄火箭殘骸在大氣層中解體,更加頻繁地發射火箭,也將進一步加劇太快空氣污染。
除了夜空亮度的「災難性」抬升、被遮蔽的天文視野,商業航天的光污染還將帶來地球生態環境和人類文化的連鎖反應。
天文學家認為,人類龐大商業航天計劃從根本上改變夜空后,不僅會在天文范疇產生深遠影響,還將波及地球生態系統、人類文化遺產,以及人類與宇宙的整體聯結。
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圖源:Getty Images
大量研究已經證明,人工光源對夜間遷徙的鳥類、昆蟲和海洋生物都會產生嚴重干擾。當夜空被衛星和反射鏡大幅增亮,這些依賴暗夜生態系統的物種將面臨前所未有的生存「焦慮」乃至「壓力」。
天文學家也指出,不限數量、不加節制地向太空發射衛星,也將顯著增加太空碎片撞擊地球的風險。
而在文化層面,星空對人類文明的意義同樣深遠。無論是古希臘的星象神話,中國古代的二十八宿,還是現代天文學啟蒙,無數人類文明的靈感都根植于那片沒有被人工光源污染的星空。當這片星空變得面目全非,其損失或許無法用經濟數據來衡量。
多方聯動起來,共同守護人類美麗星空
需要指出的是,SpaceX等商業航天公司,也在試圖通過采用電介質鏡面薄膜(Dielectric Mirror Film)等涂層處理技術,來降低衛星反光現象;但天文學家認為目前這些處理技術,在未來「百萬顆」衛星矩陣的龐大基數面前,只會顯得微不足道。
天文界偏激進的論調認為,「要守護數十億年來的璀璨星空,唯一的選擇就是對在軌衛星總數設定紅線,就像限制污染物排放一樣。」
不過,目前全球天文界總體的反對之聲相對「偏溫和」,包括也在直言衛星技術創新的確可以帶來顯著的社會收益,以及帶給人類普惠互聯網與太空算力等美好愿景。
天文界的一條底線是,「美麗星空」應當被視為全人類乃至地球生態系統共有的寶貴自然環境資源,而非商業公司可以隨意占用的空白資產。
無論技術改進還是軟性協調,都無法替代系統性的制度安排。天文觀測是人類共同的事業,美麗星空是人類和自然界共同的遺產:當商業利益與這兩者發生沖突時,需要一套兼顧效率與公平的治理框架。
目前,全球天文界正在聯合多方力量,試圖在美國FCC層面推動建立前瞻性的航天環境(尤其低空軌道環境)監管和治理體系。
而在這套「美麗星空」全新監管和治理體系中,雷科技(ID:leitech)認為商業航天公司、天文學界、監管機構等都可以扮演更加主動和關鍵的角色。
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圖源:豆包AI生成
商業航天公司,在自律層面,應當將「光污染控制」設為衛星設計和運行的一項重要乃至關鍵指標:從衛星表面涂層、姿態控制算法、軌道高度選擇到反射率指標,在設計階段就系統性考量對星空環境的具體影響。
他律層面,商業航天行業協會等可以在充分吸收天文學界意見的基礎上,制定行業性的衛星亮度上限標準和光污染控制最佳實踐指南,并將達標情況納入企業評級體系。
天文學界,則可從被動呼吁轉為主動參與,例如建立常態化的商業航天對話平臺,用專業知識為衛星設計提供可量化的光污染控制指標;乃至參與到衛星設計和部署規則的制定過程中。
天文研究機構,也可根據不同天文觀測任務對光污染的敏感閾值,計算出可接受的在軌衛星總顆數或總亮度上限,并將這一數據反饋給監管部門和相關企業。
此外,天文學家還需加大對衛星光污染現象基礎研究的投入。當前的很多測算模型仍存在較大不確定性,天文學界有責任提供更精確的量化數據,為監管決策提供科學依據。
監管機構層面,當前全球商業航天的監管框架普遍滯后于技術發展速度。美國FCC等對SpaceX和Reflect Orbital申請的快速推進態度,折射出監管機構在面對新興技術時的兩難處境:過于嚴格的審批可能抑制創新,而過于寬松則可能讓夜空這樣的公共資源遭到不可逆的破壞。
但美國FCC等全球航天監管機構,也必須要高度重視天文學界的建議意見,包括是否將商業航天納入強制性的環境影響評估(如EIA等),以及是否需要對在軌衛星總數設定紅線,包括光污染指標,如同對待其它污染物(源)一樣,制定必要的限制措施,而這也必須建立在監管部門充分論證和開放討論的基礎上。
而在具體操作層面,監管部門可以推動建立如下機制:
1.強制要求商業航天企業在衛星發射前公開衛星反射率、在軌壽命和退役處置方案;
2.設立獨立的天文和星空環境影響評估委員會,對大型衛星星座項目進行專項審查;
3.建立國際協調機制,因為衛星光污染是跨國界問題,單一國家的監管存在天然局限。
美麗星空指引過人類的航程,激發過科學的靈感。作為一件全人類和自然界的大事,守護美麗星空不僅需要各方在觀念上予以更高重視,更需要各界聯手行動起來,共同推進全球星空監管和治理體系的逐漸完善和成型。
參考資料:
1.SpaceX plan for 1 million orbiting AI data centers could ruin astronomy, scientists say
https://www.space.com/space-exploration/satellites/spacexs-1-million-orbiting-ai-data-centers-could-ruin-astronomy-scientists-say
2.'This is really intolerable': Astronomers protest giant orbiting mirror project and SpaceX's million AI satellites
https://www.space.com/space-exploration/satellites/this-is-really-intolerable-astronomers-protest-giant-orbiting-mirror-project-and-spacexs-million-ai-satellites
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