Piero Benvenuti 对人类的天文学充满热情，并且是正在组织国际努力以确保围绕夜间人造光和近地轨道物体对天文学科学的日益增加的干扰进行对话的日益增长的运动的一部分。
我们听到很多关于由数千颗低地球轨道卫星组成的新星座的消息，这些卫星由私人公司和政府发射，这对地球上的电信发展至关重要。 这对天文学有何影响？
这些新星座对夜空的出现和天文观测产生了严重的影响。 该问题主要与大量卫星有关，预计几年内将高达 100.000 颗。 卫星在夜间的能见度和亮度取决于其轨道的高度（目前范围从~350 到~1200 公里）以及它的表面反射率和相对于观察者的姿态。 肉眼可以看到一小部分卫星（星等 < 7th)，但所有这些都可能被高灵敏度望远镜的探测器探测到。 因此，它们会在天文图像上留下过境痕迹，大大降低了所收集数据的科学可用性。 受影响图像的后处理并非解决方案：较亮的轨迹可能会使探测器饱和，使部分图像无法使用，而去除较暗的轨迹会留下严重影响重要科学计划的残留效应，例如，微弱星系的统计自动调查。
告诉我们关于科学和社会的黑暗和安静的天空。 这场运动是如何开始的，谁是这场运动的幕后黑手，以提高人们对地球轨道上正在发生的事情以及它如何影响科学和人类的认识？
国际天文学联合会 (IAU) 代表来自大约 12,000 个国家的 90 多名专业天文学家，其使命是促进和保障天文学科学的各个方面。 2017 年，国际天文学联合会与 联合国和平利用外层空间委员会 (COPUOS) 提议将保护天文天空纳入其任务范围。 外空委同意共同组织一次会议，标题为“科学和社会的黑暗和安静的天空”旨在评估影响天空能见度和宇宙无线电信号检测的任何人为干扰的影响。
当时，大型卫星星座的潜在干扰尚不清楚，但到 2020 年 XNUMX 月组织第一次会议时，它已成为最严重的问题，也更接近外空委的主要任务。 通信星座给社会带来的好处是无可争辩的，但它们对原始夜空和天文学的影响必须得到高度重视，因为它们既影响到人类的文化遗产，也影响着科学的进步。 .
会议的结果（由于 Covid-19 大流行而在线组织）包括减轻人为干扰影响的具体建议。 它们于 2021 年 2022 月提交给外空委 (STSC) 科学和技术分委员会，并受到了多个代表团的关注。 因此，由 UNOOSA、IAU 和西班牙政府共同组织的第二次会议于去年 XNUMX 月召开，重点讨论了实施适当缓解措施的可行性。 这些将提交给 XNUMX 年 XNUMX 月的 STSC 下次会议。
我们太阳系的探索包括地面和天基天文设施。 您谈到对天文观测产生负面影响的三类人为干扰。 你能告诉我们它们是什么以及它们对天文学的影响吗？
对天文观测产生负面影响的三类人为干扰是：
- 城市照明或 ALAN（夜间人工照明）；
- 近地轨道（LEO）卫星的光学/红外轨迹；
- 影响射电天文学的地面和空间发射器的无线电传输。
影响业余和专业天文学家的 ALAN 干扰已随着 LED（发光二极管）的出现成为一个严重问题，尤其是那些具有高水平蓝光的人。 国际天文学联合会已为天文站点建立了一个推荐的最大可容忍光污染阈值，该阈值高于自然背景水平 10%。 全球光污染正在以每年 2% 到 6% 的速度增长，并且正在减少世界各地的黑暗，包括在未来十年世界级站点有可能达到 10% 阈值的天文台站点。 除了对天文学的影响外，夜间的人造光还可能对动植物、脊椎动物和无脊椎动物产生重大的生物学影响，这需要相关专家进一步研究。
已经提到了大型卫星星座对光学/红外天文学的影响：它尤其影响具有大视场的望远镜以及对快速移动物体的自动搜索，例如 国际小行星预警网络 (IAWN)，这是一项由联合国外层空间事务办公室发起和支持的计划，旨在探测具有潜在危险的近地天体 (NEO)。
射电天文观测的保护，又名 频谱管理，是国际电信联盟 (ITU-R) 无线电通信部门的职责。 《无线电规则》为各种业务提供了划分，包括射电天文业务（RAS）下的射电天文。 事实上，射电天文学在谈判活动方面有着悠久的历史，旨在保护天文感兴趣的频段免受天文感兴趣的波长范围内的人工无线电发射产生的有害干扰。
然而，新的大型通信卫星星座所造成的局面对射电天文学构成了新的威胁，值得进一步研究。 特别是，黑暗和安静的天空保护报告建议卫星设计应能够避免射电望远镜和无线电静区的直接照明，并且星座产生的累积背景电磁噪声应保持在国际电联同意的限制以下.
我们有政府间机构，例如 UNOOSA——联合国外层空间事务办公室及其《关于各国探索和利用外层空间活动的原则条约》，以及 COPOUS——和平利用外层空间委员会. 政府间机构和私营企业是否紧密合作，以确保外层空间的探索和利用是为了所有国家和人类的利益而进行的？ 还是民营企业的船已经起航了？ 我们阻止低地球轨道星座的干扰是否为时已晚？
STSC，在其上一份报告中，鼓励 UNOOSA 与所有相关利益攸关方（如 IAU 和其他机构）就黑暗和安静的天空问题进行接触，因为这与委员会及其小组委员会的任务有关。 它还强调，第二次黑暗与宁静天空会议可以为重点讨论国际合作机会提供投入。 事实上，目前正在启动或计划启动星座的私营公司被邀请参加会议，并为有关可以实施的缓解措施的讨论做出了有效贡献。 他们中的一些人已经尝试修改其卫星的设计，以降低其在轨道上的视亮度。
还需要做更多的工作，但很明显，在定义国际商定准则的同时，工业界和天文学界之间的密切合作将有助于减轻负面影响。 这一行动对于未来可预见的星座特别重要：会议的行业分组得出结论，如果卫星运营商在项目周期的早期、航天器设计完成之前和修改时与天文学家接触，他们更有可能采用自愿做法或缓解工具对于架构，航天器设计或操作可以以较少的成本或进度影响引入。 为了推动这一行动，IAU 最近宣布成立一个协调中心，该中心将继续促进与所有利益相关者和天文学家的对话。
国际电信联盟于 XNUMX 月初举行了年度互联网治理论坛，以获取信息和访问互联网的名义讨论了低地球轨道卫星。 国际电联、外空委、外空委和国际科学界如何共同努力，确保就卫星星座对科学和社会的影响开展对话？
如前所述，新的大型电信卫星星座对频谱管理造成了前所未有的挑战，而频谱管理由 电信联盟，以及由 COPUOS 负责的空间交通管理。 如上所述，这两个方面的结合对天文学产生了负面影响。 因此，我们确实希望国际电联和 UNOOSA 将共同评估新形势并确认或重新定义它们的相互责任，以便 IAU 知道它应该向哪个组织正式上诉。
了解更多:
观看网络研讨会， 解决卫星星座对天文学和社会的影响：前进的道路 与美国国家科学院和国际天文学联合会
图片由 杰夫布莱恩特 在 Flickr CC BY-NC 2.0 上