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— 《进步者日报》编辑部 / La rédaction
《自然》杂志2025年发表的一项模拟研究显示，若当前卫星星座计划如期落地，部分天文台拍摄的图像中，超过十分之九将留有卫星亮迹。
核心要点
- 在56万颗卫星的规划情景下，哈勃望远镜39.6%的图像以及SPHEREx、ARRAKIHS和巡天望远镜超过92%的曝光图像将包含至少一条卫星亮迹（Borlaff、Marcum & Howell，《自然》，2025年）。
- 在约56万颗卫星的情景下，中国大型空间望远镜巡天每次曝光平均将出现92（+11/−10）条亮迹，主要原因是其轨道高度较低。
- 卫星亮迹的可见亮度取决于多个物理和几何参数，包括卫星与望远镜之间的距离，不随轨道高度降低而线性增强。观测站轨道高度低可能增加亮迹数量；曝光时间更长，则单独增加卫星穿越视场的概率。
- 截至2026年11月2日，欧空局统计在轨仍在运行的卫星约15,800颗；向监管机构提交的项目申请计划将这一数字提升至56万颗。
- 目前没有任何国际框架要求运营商降低卫星反射率，也没有要求共享轨道数据以便天文台据此规划观测。
低地球轨道：商业与科学的新摩擦带
低地球轨道位于200至2,000千米高度之间，十年间已成为宽带卫星星座部署的主要场所。SpaceX已在此运营数千颗星链卫星。亚马逊、OneWeb、中国GW联合体以及另外二十余家运营商提交的授权申请加总，合计达56万颗。根据欧空局2026年11月2日更新的统计数据，所有轨道区域在轨仍运行的卫星约有15,800颗。
这种密度增长不只影响地面望远镜，也直接波及空间天文台。空间天文台可在指向约束允许的范围内观测天空多个方向，包括朝向卫星以可测量强度反射阳光的区域。Alejandro S. Borlaff、Pamela M. Marcum和Steve B. Howell于2025年12月3日在《自然》杂志发表的模拟研究，对现有和规划中的大型空间望远镜量化了这一效应。
结论明确：在56万颗卫星的情景下，哈勃望远镜39.6%的图像将包含至少一条亮迹。三台大视场天文台——SPHEREx（美国航天局专门用于红外宇宙学的仪器）、ARRAKIHS（欧洲航天局针对星系晕的项目）和正在组装中的中国空间望远镜巡天——这一比例将超过92%。巡天望远镜每次曝光平均将出现92（+11/−10）条亮迹，主要原因是其轨道高度较低。
空间望远镜比此前估计更脆弱
通常认为卫星只会干扰地面望远镜。空间天文台应享有没有大气的”干净”天空。Borlaff及其合著者的研究表明，这一判断并不完整。
三个因素解释了轨道望远镜的脆弱性。首先是几何关系：一颗低轨卫星与几百千米高度的望远镜相互交叉的频率，远高于与地面观测站交叉的频率，交叉角度也更多样。其次是曝光时间：为探测遥远星系或极微小的亮度变化，SPHEREx等仪器需要维持数小时曝光，曝光越长，卫星穿越视场的概率越高。最后是视场大小：巡天和SPHEREx各自覆盖的角面积远大于哈勃，与卫星轨道相交的机会成倍增加。
三个因素叠加产生非线性效应。卫星数量翻倍，受影响图像的比例不会简单翻倍：在某些配置下，比例会急剧攀升，因为多条亮迹相互叠加，彼此难以分辨。
数据丢失，不只是质量下降
有人可能认为图像处理软件足以解决这个问题。哈勃已通过组合同一视场的多次曝光，用算法去除某些亮迹。但这种方法有两个局限。
第一个局限是统计层面的：39.6%的图像受到污染，并不等于39.6%的观测时间损失。剔除受污染图像会造成望远镜时间损耗，且无法追回。哈勃的观测时间通过研究人员之间的国际竞争分配，每损失一小时，都会削减有限的观测资源，降低科学产出。
第二个局限涉及大视场任务。随着每次曝光中亮迹数量增加，现有算法越来越难以分离信号。某些更严格的指向配置可能缩减可观测的时间和天区面积，尤其是靠近星座轨道面的区域。对于像SPHEREx那样以红外波段绘制整个可见天空的巡天项目，天区覆盖范围缩小意味着数据出现重大缺口。
这种数据损失有直接的科学代价。SPHEREx等项目旨在绘制跨越数百万光年的星系分布图，以此约束暗物质和暗能量模型。天区覆盖不完整会限制测量的统计效力，就好比无法完成一项调查，因为部分人群难以触及。
无人看管的公共资源
低轨道存在一个经济学家熟悉的问题：一种公共资源被私人行为者开发利用，而这些行为者不承担自身存在对其他用户造成的代价。商业卫星为运营商和客户创造价值；它们产生的亮迹则由公共航天机构及其科学项目独自承担，得不到任何补偿。
这种失衡同样构建着轨道碎片问题的争论，研究人员随着轨道拥堵加剧密切关注这一问题。《自然》杂志的这项研究为空间天文学领域提供了新的量化依据。
目前没有任何国际法规要求星座运营商遵守反射率约束。唯一值得一提的自愿承诺来自SpaceX——自2020年起，该公司在卫星上采用反射率更低的表面处理，推出了”VisorSat”和”DarkSat”两个变体。地面测量显示光学星等确实有所降低。但这些举措是单方面的，仅涉及数十个星座中的一个，也并非专门针对空间望远镜的具体约束条件而设计。
负责分配频率和登记轨道的国际电信联盟，没有授权强制规定反射率标准。国际天文学联合会自2020年起发布非约束性建议。联合国外层空间事务委员会正在审议这一问题，但尚未形成具有约束力的规范。
2040年视野下的低轨道
Borlaff及其合著者的研究不止于记录当下现状。到2040年，低轨道需要同时承担全球互联互通基础设施和科学可用空间的双重功能。公共任务面临单独承担一场并非由其造成的拥堵所带来的全部代价的风险。
两条轨迹清晰可辨，不是作为预测，而是作为不同的轨道治理模式。
第一种模式：预防性监管在大型星座达到设计规模之前建立起来。工具在原则上已存在——按用途区分的高度上限、写入运营许可证的最高反射率要求，以及实时共享精确星历数据（即轨道位置数据），使天文台能够规划曝光、避开卫星过境时段。最后这项措施在技术上今天就可实现：星座拥有这些数据，望远镜有规划软件，缺少的是共享义务。
这一模式需要各国电信监管机构、航天机构和私人运营商在一个共同框架内达成汇聚。先例是有的——国家间无线电频率协调已强制推行数十年——但这些先例的确立经历了漫长时间和多次危机。
第二种模式：拥堵在默认状态下形成。每家运营商按照自己的标准部署，星座规模接近当前预测，每个天文台单独承担规划、算法校正和数据损失的代价。美国航天局、欧空局或中国国家航天局等机构强化软件、重新安排观测计划，并公布在可进入天区的研究成果。污染程度因轨道面和指向约束而异，不存在永久盲区。
第二种模式对所有空间科学来说并非灾难性的。针对特定目标的任务——特定系外行星、超新星、小行星——通过精细规划仍可进行。真正变得困难的，是对整个天空进行大规模统计巡天，而SPHEREx和巡天望远镜正是这类项目的代表。这些项目产出的数据服务于不同学科的数以千计的科学家；其衰退是一种弥散性代价，不会体现在某一笔账单上，却在长期中真实存在。
能在2030年前区分这两条轨迹的信号相当明确：国际电信联盟或主要航天机构之间的协议，是否会采纳实时共享星历数据的最低标准。若这一标准出现，预防性模式仍可实现。若授权持续在没有这一要求的情况下发放，默认拥堵模式就将成为参照情景。
技术解决方案存在，政治意愿有待构建
面对这一挑战，天文学并非毫无资源。多条具体路径已有文献记录，但没有哪一条单独够用。
在仪器层面，新一代望远镜可采用适应性曝光策略：短时序列叠加而非长时连续曝光，以及在受影响最严重的波长上衰减反射太阳光的光谱滤镜。这些调整有代价——更多的计算时间、更浅的测光深度——但可以减少污染，无需等待监管改革。
在卫星层面，最有前景的方向仍是在设计阶段就降低反射率。低亮度表面已经存在。吸光涂料和散射而非反射光线的几何形状均有文献记录。按照星座规模，每颗卫星新增的成本微乎其微，缺少的是强制要求。
共享星历数据可能是性价比最高的措施。运营商掌握轨道信息，但通常可获取的数据精度不足以精确预测所有亮迹。将这些信息实时开放，将使天文台能够据此规划观测。SpaceX已与国际天文学联合会中心进行过技术交流，并通过Space-Track发布星链星历；将这种共享推广和标准化，是一项操作决策，而非工程挑战。
Borlaff及其合著者的研究提出了一个共享资源治理问题。低轨道不属于任何人，却被众多运营商占用。依赖低轨道的科学仪器——从基础研究到利用卫星数据的农业应用——并不参与发射授权程序。赋予它们在这些决策中的一席之地，是一种政治选择。
