文章摘要
近三分之一的Starlink卫星在SKA-Low频段内被检测到，这些卫星的低频宽带发射对射电天文观测产生了日益显著的影响。自2019年以来，低地球轨道通信卫星数量激增，主要由Starlink主导，其发射频率高且数量庞大，对天文研究构成了挑战。
文章总结
标题：近三分之一的星链卫星在SKA-Low频段内被探测到
主要内容：
自2019年以来，低地球轨道（LEO）上的通信卫星数量激增，主要得益于可重复使用的太空发射技术和低成本、低延迟互联网接入的推动。SpaceX运营的星链卫星星座目前主导了低地球轨道，平均每三天发射一批卫星，截至本文发布时，已有约8000颗星链卫星在轨运行。
这些巨型卫星星座对光学天文学产生了严重影响，并可能对大气成分（包括臭氧层）产生影响。对射电天文学的影响则是一个新兴的研究领域。星链卫星在低无线电频率下已被持续观测到，尤其是在国际指南中本应受到保护的射电天文频段内。与地面无线电干扰源（如电视或手机）不同，天文学家无法通过在地球上偏远地区建造望远镜来避免卫星干扰。
星链卫星在低频率下的无线电发射并非其下行链路频率，而是由卫星上的电子设备引起的无意电磁辐射（UEMR）。这种UEMR目前不受国际电信联盟（ITU）的监管，该组织负责管理和分配无线电频谱。在低无线电频率（<5 GHz）下，仅有5%的频谱被保留用于射电天文，因此这些频段内的任何干扰都尤为严重。
随着世界上最大的射电天文台——平方公里阵列天文台（SKAO）的启用，天文学家特别担心巨型卫星星座可能对这一耗资数十亿美元的项目产生的影响。本文作者使用SKA的前导望远镜——工程开发阵列2（EDA2）来研究星链对SKA-Low（SKAO的低频部分）的潜在影响。
EDA2位于西澳大利亚的Inyarrimanha Ilgari Bundara（CSIRO默奇森射电天文台），与SKA-Low位于同一地点，并使用相同数量的天线。通过增加观测次数、搜索天空的面积和频率通道的数量，作者进行了29次独立的24小时观测，选择了与SKA-Low关键科学目标相关的频率，以及与受保护的ITU频段重叠的频率。
观测结果显示，共有112,534次独立识别，对应1806颗独特的星链卫星，占当时在轨星链卫星的28%。在某些频率下，近30%的图像中至少包含一次识别。最常见的探测是v2-mini直连手机（DTC）型号的星链卫星，共探测到175颗，占总数的71%。
作者估计，在包含星链发射的频率平均图像中，每束的下限为93 Jy。考虑到仅1 mJy的无线电频率干扰就可能破坏EoR功率谱积分，这可能会严重影响SKA-Low的EoR科学研究。
这项调查表明，迫切需要加强对UEMR的监管，尤其是在受保护的频率内可见的UEMR。天文学家已经在努力缓解这一问题，同时等待政策跟进。例如，2024年，美国国家射电天文台（NRAO）与SpaceX达成协议，星链卫星在NRAO望远镜指向的天空区域将暂时关闭其下行链路。国际上，2022年，国际天文学联合会、国家科学基金会的NOIRLab和SKAO共同成立了“保护黑暗和宁静天空中心（CPS）”，以协调解决卫星干扰问题。
编辑：Mckenzie Ferrari
图片来源：Michael Goh/ICRAR/Curtin
评论总结
评论内容总结：
低地球轨道（LEO）的拥挤与缓解措施
- 主要观点：LEO正变得越来越拥挤，不仅SpaceX，中国和其他公司也在发射大量卫星。缓解措施可能需要牺牲一些地面观测能力。
- 关键引用：
- "Mitigation is going to be the name of the game."（缓解措施将成为关键。）
- "A more practical approach might be accepting that earth based observations are inevitably going to suffer a bit."（更实际的做法可能是接受地面观测将不可避免地受到一些影响。）
监管与政策挑战
- 主要观点：国际监管和政策协调面临挑战，尤其是中国不受美国政策约束。
- 关键引用：
- "The Chinese are under no obligation to listen to US policy makers."（中国没有义务听从美国政策制定者。）
- "Building international consensus; or even enforcing what little there is on that front could be challenging."（建立国际共识，甚至执行现有的共识，可能会很困难。）
Starlink对科学研究的干扰
- 主要观点：Starlink的无线电发射可能干扰地面天文观测，但可以通过技术改进减少这种干扰。
- 关键引用：
- "This radio emission at lower frequencies from Starlink isn’t their downlink frequency, but instead unintentional electromagnetic radiation (UEMR)."（Starlink在低频段的无线电发射不是其下行频率，而是无意的电磁辐射。）
- "If it's unintended emission this seems like something that can be reduced by refinement of the satellite design."（如果这是无意的发射，似乎可以通过改进卫星设计来减少。）
Starlink的社会价值与科学研究的权衡
- 主要观点：Starlink为全球农村地区提供高速互联网，其社会价值可能超过对天文学的干扰。
- 关键引用：
- "The function these satellites serve is 1000x more valuable than the cost of inconveniencing a few astronomers."（这些卫星的功能比给天文学家带来的不便要重要1000倍。）
- "Rural communities are being enriched all over the world through high speed internet access."（全球农村社区通过高速互联网接入得到了改善。）
技术改进与卫星寿命延长
- 主要观点：通过技术改进，如使用离子推进器，可以延长卫星寿命并减少空间垃圾。
- 关键引用：
- "I have often wondered if a very small Ion thruster, used intermittently, gravitationally stabilised, could be used to offset the variable atmospheric drag."（我经常想知道，是否可以使用一个非常小的离子推进器，间歇性地使用，通过重力稳定来抵消可变的大气阻力。）
- "It would add a little weight at launch but could extend orbital life by many years."（它会在发射时增加一点重量，但可以延长轨道寿命多年。）
总结：评论主要围绕LEO的拥挤、Starlink对科学研究的干扰、监管挑战、技术改进以及Starlink的社会价值展开。尽管存在争议，但普遍认为需要通过技术改进和国际协调来缓解这些问题。