卫星维护卫星图像。 天文学家需要修复 – Ars Technica

成群的卫星点缀在哈勃太空望远镜的视野中，在太空图像上留下了看起来像划痕的痕迹，阻碍了科学家的工作。 喧嚣 这些卫星群反射阳光并模仿天体的物体正逐渐受到威胁 改变夜空 它会影响天文学的运作方式。

巴尔的摩太空望远镜科学研究所天文学家大卫·斯塔克上周在巴尔的摩太空望远镜科学研究所表示 美国天文学会 在新墨西哥州阿尔伯克基举行的会议。 事实上，他说，他的团队使用了一种新的检测方法来测量卫星轨道的速率 双倍的. 但 Stark 正在推销他的团队修复 Band-Aid 的想法：一个文件中描述的新程序 现代报道 与以前的程序相比，它在查找轨迹和隐藏轨迹方面的灵敏度提高了 5 到 10 倍。 “它特别擅长寻找否则可能会错过的卫星轨迹，”他说。

这是天文学家试图清理“人工制品”图像的标准程序，例如宇宙射线撞击哈勃相机探测器的影响，或衍射尖峰，它们使明亮的恒星看起来像十字准线。 偶尔，一颗讨厌的银河系恒星可能会妨碍人们观察远处的物体。 这项称为中值氡变换的新技术以每个可能的角度扫描图像中的每条线性路径。 当给定路径与卫星路径对齐时，系统会注意到在看似空旷的天空区域测量的平均通量（或以像素为单位的给定波长的亮度）的偏差。 它还可以检测短线，但它们需要更亮一点才能被选中，因为它们覆盖的像素较少。

然后，该软件允许天文学家屏蔽卫星轨道，以便在他们分析数据时忽略受影响的像素。 这就像在一本书中翻了几页印刷错误的页面，因此您可以在学习其余部分时跳过它们。

但最好不要丢失这些页面。 当同一视场有多次曝光时，天文学家可以使用额外的软件工具从最终组合图像中完全去除线条。 天空的这一部分将出现它应该出现的样子，尽管这条线中像素的信噪比会低于那天卫星没有穿过望远镜前的情况。 Stark 和他的团队将他们的代码包含在他们运行的名为“Extools”的标准软件包中。

然而，这个修复有一个主要的限制：它是为哈勃望远镜设计的，它在地球上空 332 英里的轨道上运行，并且比地球上的天文台更少受到卫星条纹的影响。 具有广域成像功能的地面光学望远镜——通常不需要多次曝光——可能会受到更大的影响。 已经有一些望远镜拍摄光学成像卫星图像的例子 塞罗托洛洛泛美天文台 在智利和 洛厄尔天文台 例如，在亚利桑那州。

对于拖延已久的国家科学基金会资助的项目来说，这个问题会更糟 维拉鲁宾天文台，正在智利安第斯山脉组装，将于明年开始拍照。 它极其灵敏的相机将探测微弱、多变的物体，例如超新星或近地小行星，当它探测到此类物体时，望远镜会自动向天文学家发送警报。 但是罗宾合作了 表示关注 关于由于卫星反射光或轨道上不需要的空间而导致错误警报的可能性，他警告说，他的图像中有多达 30% 可能会受到卫星条纹的影响。 例如，在望远镜中看到的来自卫星的一小块绝缘体发出的一丝阳光可能看起来像一颗发光的星星。 除非天文学家也可以测量光谱，否则他们可能会被愚弄，亚利桑那州图森市的天文学家约翰·巴伦廷 (John Barentine) 说，他最近 他撰写了专着 关于近地轨道物体的光污染。

第二个问题是卫星线路的数量在增加。 斯塔克使用哈勃高级巡天相机 20 年的数据对该程序进行了测试。 虽然卫星轨道的亮度没有变化，但它的速度几乎翻了一番。 该团队在 2002 年每三到四个小时拍摄的哈勃数据中发现了痕迹。但在 2022 年，哈勃卫星每隔一到两个小时就会受到一次光轰击。 这意味着 20 年前拍摄的照片中有 5% 受到了影响，现在约为 10%。

德国慕尼黑马克斯普朗克地外物理研究所的天文学家 Sandor Crook 说，这个速度肯定会继续上升。 “随着时间的推移，你会期望图像中出现更多条纹。它与天文台上空的卫星数量成正比，”Kroc 说，他是一项研究的主要作者。 最近的一项研究 它使用众包标签和机器学习来跟踪图像中的卫星路径。

克罗克和他的同事注意到一个较低的比率，在过去二十年中从大约 2.5% 上升到 5%。 他们发现这种趋势从 2018 年左右开始迅速升级，大约在同一时间公司开始流通 太空巨型星座，将数百或数千个连接到网络中。 （Stark 和 Crook 将他们研究中的不同百分比归因于使用不同的测量技术。）

这些巨型塔为其运营商带来了明显的好处。 卫星更小，因此生产和发射成本更低，网络服务更不容易受到干扰，例如通过 空间气候 或者 反卫星武器. SpaceX 的 Starlink 组成了迄今为止最大的卫星网络，大约有 4000 个在轨，并计划增加到 42000 个。OneWeb 星座包含 600 多颗卫星，但它们处于更高的轨道，这减少了对天文观测的影响。 亚马逊正准备在今年夏天启动其 Kuiper 项目，在联合发射联盟的火神半人马火箭的首飞中发射其首批卫星以提供宽带服务。 该公司计划用 3,000 多颗卫星填充这个星座。

SpaceX 和其他一些公司已经测试了可能的解决方案，例如用薄膜覆盖卫星以使其变暗以减少反射光，或者添加遮阳板以将光反射到远离地球的地方。 这些有限的努力远不及 国际天文学联合会亮度目标其中一些设计给卫星本身带来了问题，因为它们会过热或干扰卫星之间的通信。

NASA 与商业伙伴合作的构想 哈勃增强 到更高的轨道可能会无意中减轻光爆问题。 大气阻力逐渐将航天器拉近地球。 将它推回去是为了延长它的寿命——但它也会让它远离一小部分路过的卫星。

这些都不能解决地面观测站的问题，地面观测站必须观察整个大气层，包括所有卫星轨道。 Barentine 担心，虽然这些公司还没有找到任何技术解决方案，但他们并没有放慢卫星发射的步伐。 “这个行业的人对创新有着如此强烈的信念，”他说，“我对此的回应是：科学、技术和环境的历史充满了我们没有的技术正面发射。不理解造成了很多负面影响。”

这个故事最初出现 连线网.