星鏈鎖天

北辰

虛擬天文臺(tái)

現(xiàn)代科技迅猛發(fā)展，飛機(jī)滿足了人們遠(yuǎn)行的需求，而機(jī)械設(shè)備則減輕了人們的負(fù)擔(dān)。但是人類(lèi)還有一個(gè)更重要的需求，那就是通訊。1990年，美國(guó)摩托羅拉公司提出了一個(gè)依星計(jì)劃，就是在地球軌道上空布置66顆衛(wèi)星，讓它們肩負(fù)起地球通訊的重任。1998年，摩托羅拉公司終于實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)，建成了依星衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)。但是命運(yùn)跟該公司開(kāi)了一個(gè)巨大的玩笑。這個(gè)時(shí)候，手機(jī)已經(jīng)占領(lǐng)了通訊市場(chǎng)，依星計(jì)劃已經(jīng)沒(méi)有多大的使用價(jià)值了。

在依星計(jì)劃之前，世界上還有另外2個(gè)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)——美國(guó)的全球定位系統(tǒng)（GPS）和蘇聯(lián)的格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。如今，又出現(xiàn)了歐盟的伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)和我國(guó)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，這4個(gè)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)都是由30顆以上的衛(wèi)星組成的。時(shí)代在發(fā)展，技術(shù)也在快速迭代?，F(xiàn)在人們更多的是對(duì)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的要求，于是，科技狂人埃隆·馬斯克出現(xiàn)了。他想讓地球上每一個(gè)角落的人都能使用國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)。無(wú)論你身處鄉(xiāng)村、山巔還是兩極，都可以輕松地連接上國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)。為此，他創(chuàng)建了一個(gè)龐大的星鏈計(jì)劃。

星鏈計(jì)劃原計(jì)劃發(fā)射12000顆衛(wèi)星，這些衛(wèi)星按照距離地球的遠(yuǎn)近可以分為3個(gè)部分，就像是地球的3層帷幕。第1部分有7500顆衛(wèi)星分布在距離地球340千米的軌道上，它們是地球的第1層帷幕。第2部分有1584顆衛(wèi)星分布在距離地球550千米的軌道上，它們是地球的第2層帷幕。第3部分有2825顆衛(wèi)星分布在距離地球1150千米的軌道上，它們是地球的第3層帷幕。

出于實(shí)際運(yùn)行的需要，星鏈計(jì)劃后來(lái)又計(jì)劃新增30000顆衛(wèi)星，最終建成后的衛(wèi)星數(shù)量將達(dá)到42000顆。星鏈計(jì)劃的衛(wèi)星數(shù)量遠(yuǎn)超全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，也超出了人們想象中對(duì)衛(wèi)星組網(wǎng)的概念。這么多衛(wèi)星分布在太空中，就像是密布在太空中的立體帷幕。

人造衛(wèi)星“污染”星空

遠(yuǎn)古的地球沒(méi)有工業(yè)，沒(méi)有空氣污染。夜晚，當(dāng)人們仰頭就能看到點(diǎn)點(diǎn)繁星，給古人的生活增添了很多的浪漫。

1957年，蘇聯(lián)發(fā)射升空了第1顆人造衛(wèi)星。在之后的短短幾十年內(nèi)，人造衛(wèi)星的數(shù)量大大增加。與此同時(shí)，它們因各種原因彌漫散布在地球周邊，成了太空垃圾。十幾年前，人們便開(kāi)始擔(dān)心這些太空垃圾會(huì)影響發(fā)射新的航天器，或是增加航天器撞擊的風(fēng)險(xiǎn)。于是，人們便開(kāi)始思考該如何清除這些太空垃圾。

然而“大掃除”尚未開(kāi)始，隨星鏈計(jì)劃而來(lái)的密密麻麻的衛(wèi)星又將密布于地球周遭，這將給天文學(xué)家?guī)?lái)災(zāi)難。當(dāng)天文學(xué)家使用天文望遠(yuǎn)鏡拍攝天體照片時(shí)，運(yùn)動(dòng)的星鏈衛(wèi)星將會(huì)在照片上留下一條，或者是好幾條長(zhǎng)長(zhǎng)的亮線，就像是一列長(zhǎng)長(zhǎng)的火車(chē)。大型巡天望遠(yuǎn)鏡（LSST）深切地感受到了這種變化，它們對(duì)星鏈衛(wèi)星的影響進(jìn)行模擬和評(píng)估，結(jié)果顯示有高達(dá)30%的圖像中將至少包含一條衛(wèi)星軌跡，而且這種軌跡的亮度比典型的星系還要亮2000萬(wàn)倍。這使得天文望遠(yuǎn)鏡已無(wú)用武之地。在極端情況下，這些光污染將使天文望遠(yuǎn)鏡拍攝的照片完全報(bào)廢。

望遠(yuǎn)鏡飛出天外

迄今最能代表人類(lèi)科學(xué)成就的天文望遠(yuǎn)鏡是哈勃望遠(yuǎn)鏡。雖然它高懸在天上，但它的高度僅有568千米，遠(yuǎn)低于星鏈衛(wèi)星的運(yùn)行軌道，尚不能避開(kāi)星鏈衛(wèi)星的干擾，更不要說(shuō)地面上那些正在建造的大型天文望遠(yuǎn)鏡。

面對(duì)天文學(xué)家的責(zé)難，埃隆·馬斯克也想了一些辦法。衛(wèi)星之所以反光，是因?yàn)樗鼣y帶著太陽(yáng)能電池板，電池板吸收太陽(yáng)能提供給衛(wèi)星能量，正是它把太陽(yáng)光反射到了地面。如果改變太陽(yáng)能電池板的方向，那么就可以減少光污染，盡管這也起不到多大的作用。

最后的解決方法還是回到了埃隆·馬斯克的老本行。埃隆·馬斯克發(fā)明的火箭重復(fù)利用技術(shù)，極大地提高了火箭的重復(fù)使用次數(shù)。他應(yīng)對(duì)光污染的辦法就是使用他的火箭發(fā)射技術(shù)，把天文望遠(yuǎn)鏡送至比星鏈衛(wèi)星還高的軌道上去，從而避開(kāi)星鏈衛(wèi)星對(duì)它的干擾。

過(guò)去看來(lái)，把望遠(yuǎn)鏡搬上天是個(gè)比較困難的問(wèn)題，關(guān)鍵是望遠(yuǎn)鏡的鏡片很大，不便于運(yùn)輸。但是現(xiàn)在的天文望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)不需要整塊鏡片，而是由很多的小鏡片組成，這就給運(yùn)載發(fā)射提供了便利。再加上埃隆·馬斯克的大型火箭的運(yùn)輸能力，把天文臺(tái)建造在天上，必然會(huì)成為未來(lái)天文望遠(yuǎn)鏡的發(fā)展方向。

其實(shí)望遠(yuǎn)鏡家族的很多成員已被陸續(xù)送上了天。它們不是光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，而是其他波段的望遠(yuǎn)鏡，比如埃克斯射線望遠(yuǎn)鏡、伽瑪射線望遠(yuǎn)鏡以及紅外線和紫外線望遠(yuǎn)鏡等。這些望遠(yuǎn)鏡之所以要布置于太空的主要原因是要避免地球大氣層吸收電磁輻射。這些上天的望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)給所有望遠(yuǎn)鏡提供了未來(lái)的發(fā)展方向。

能探索宇宙奧秘的還有射電望遠(yuǎn)鏡，它也會(huì)受到星鏈衛(wèi)星的干擾，這是因?yàn)樾擎溞l(wèi)星會(huì)產(chǎn)生遠(yuǎn)強(qiáng)于宇宙深處的電磁波，這會(huì)對(duì)同頻率的宇宙線產(chǎn)生強(qiáng)烈的無(wú)線電干擾。此外，星鏈衛(wèi)星產(chǎn)生的電磁波干擾，甚至?xí)p壞高度靈敏的射電觀測(cè)設(shè)備。由于射電望遠(yuǎn)鏡的鏡面都很龐大，它們是無(wú)法搬到太空中去的，這是另一個(gè)令天文學(xué)家頭痛的問(wèn)題。

類(lèi)似火車(chē)那樣在天空穿梭的星鏈衛(wèi)星，給星空增加了很多浪漫的氣氛，但在天文學(xué)家看來(lái)，這就是最可怕的光污染，也必將引發(fā)一場(chǎng)天文觀測(cè)的革命。

詹姆斯·韋伯望遠(yuǎn)鏡