在夜間“按需照射陽光”的激進計劃引發(fā)擔憂

擬議的衛(wèi)星星座讓天文學家非常擔心。與反射陽光和產(chǎn)生光污染作為不幸的副產(chǎn)品，美國初創(chuàng)公司的副產(chǎn)品反射軌道會在設計上產(chǎn)生光污染。

該公司承諾通過鏡子將陽光照射到地球上，以便太陽能發(fā)電場能夠“按需提供陽光”日落后作.

它計劃從一顆名為 Earendil-1 的 18 米測試衛(wèi)星開始，該公司已申請該衛(wèi)星2026年推出.到 2030 年，最終將有大約 4,000 顆衛(wèi)星在軌運行，根據(jù)最新報道.

相關(guān)：陽光仍然會通過關(guān)閉的窗戶損傷皮膚。就是這樣。

那么光污染會有多嚴重呢？也許更重要的是，Reflect Orbital 的衛(wèi)星能否像宣傳的那樣工作？

反射的陽光

就像您可以將陽光從表盤反射到產(chǎn)生光點一樣，Reflect Orbital 的衛(wèi)星將使用鏡子將光線照射到地球上。

但所涉及的規(guī)模卻大不相同。Reflect Orbital 的衛(wèi)星將在距地面約 625 公里的軌道上運行，并最終將有鏡子54 米寬.

當您將手表的光線反射到附近的墻壁上時，光點可能會非常明亮。但如果你把它彈到遠處的墻上，斑點會變得更大——而且更暗。

這是因為太陽不是一個光點，而是在天空中跨越半度角。這意味著在很遠的距離上，從平面鏡子反射的一束陽光以半度角擴散開來。

這在實踐中意味著什么？讓我們以一顆在大約 800 公里的距離內(nèi)反射陽光的衛(wèi)星為例——因為一顆 625 公里高的衛(wèi)星并不總是直接在頭頂上，而是以一定角度照射陽光。被照亮的地面至少有 7 公里寬。

由于太陽在天空中的距離和半度角，即使是曲面鏡子或透鏡也無法將陽光聚焦到更窄的地方。

反射的陽光是亮的還是暗的？好吧，對于一顆 54 米長的衛(wèi)星來說，它會比正午的太陽暗 15,000 倍，但這仍然比滿月亮亮得多。

球囊測試

去年，Reflect Orbital 的創(chuàng)始人 Ben Nowack發(fā)布了一段短視頻它總結(jié)了“進入太空之前要建造的最后一件事”的測試。這是一個裝在熱氣球上的反射器。

在測試中，一面大約 2.5 米寬的扁平方形鏡子將一束光引導到太陽能電池板和傳感器上。在一個例子中，該團隊測量每平方米 516 瓦的光，而氣球的距離為 242 米。

相比之下，正午的太陽每平方米大約產(chǎn)生 1,000 瓦的功率。所以每平方米 516 瓦大約是它的一半，這足以有用。

但是，讓我們將氣球測試擴展到太空。正如我們之前指出的，如果衛(wèi)星距離感興趣區(qū)域 800 公里，則反射器需要 6.5 公里 x 6.5 公里 – 42 平方公里。建造如此巨大的反射器是不切實際的，因此氣球測試有一些局限性。

那么 Reflect Orbital 計劃做什么呢？

Reflect Orbital 的計劃是“在正確的星座中發(fā)射簡單的衛(wèi)星，照亮現(xiàn)有的太陽能發(fā)電場”。而他們的目標只是每平方米 200 瓦– 正午太陽的 20%。

較小的衛(wèi)星能提供嗎？如果一顆 54 米長的衛(wèi)星比正午太陽暗 15,000 倍，那么您需要 3,000 顆衛(wèi)星才能達到正午太陽的 20%。照亮一個地區(qū)的衛(wèi)星很多。

另一個問題：625 公里高度的衛(wèi)星以每秒 7.5 公里的速度移動。因此，衛(wèi)星將在給定位置的 1,000 公里范圍內(nèi)停留不超過 3.5 分鐘。

這意味著 3,000 顆衛(wèi)星可以為您提供幾分鐘的照明。要提供哪怕一個小時，您還需要數(shù)千小時。

Reflect Orbital 并不缺乏雄心壯志。在一次采訪中，諾瓦克建議250,000 顆衛(wèi)星在 600 公里高的軌道上。這不僅僅是所有當前編目的衛(wèi)星和大塊的太空垃圾放在一起。

然而，根據(jù)我們上面的計算，這個巨大的星座只能將正午太陽的 20% 同時傳遞到不超過 80 個位置。實際上，由于多云天氣，照亮的地點甚至更少。

此外，考慮到它們的高度，衛(wèi)星只能在黃昏和黎明附近的大多數(shù)地點提供照明，此時近地軌道上的鏡子將沐浴在陽光下。

意識到這一點，反映軌道計劃，讓他們的星座環(huán)繞地球晝夜線以上在太陽同步軌道讓它們持續(xù)暴露在陽光下。

明亮的燈光

那么，鏡像衛(wèi)星是在夜間生產(chǎn)負擔得起的太陽能的實用手段嗎？可能不會。他們能生產(chǎn)嗎毀滅性的光污染?絕對。

傍晚時分，很快就能發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星和太空垃圾——而且它們并不是故意設計得明亮的。與 Reflect Orbital 的計劃，即使只是測試衛(wèi)星按計劃工作，它有時也會顯得比滿月亮得多。

這樣的鏡子星座對天文學來說是毀滅性的，對天文學家來說也是危險的。對于任何通過望遠鏡觀察的人來說，每面鏡子的表面幾乎都可能和太陽表面一樣亮，這有風險永久性眼睛損傷.

光污染會阻礙每個人看到宇宙的能力，眾所周知，光污染會影響動物的日常節(jié)奏也。

相關(guān)：歐空局報告稱地球軌道干線中有太多垃圾

盡管 Reflect Orbital 旨在照亮特定位置，但衛(wèi)星的光束在從一個位置移動到另一個位置時也會掃過地球。夜空可能會被比月亮.

該公司沒有在截止日期內(nèi)回復 The Conversation 關(guān)于這些擔憂。然而它本周告訴彭博社它計劃以“簡短、可預測和有針對性”的方式重新引導陽光，避開天文臺并共享衛(wèi)星的位置，以便科學家可以計劃他們的工作。

后果將是可怕的

Reflect Orbital 的項目是否會啟動還有待觀察。該公司可能會發(fā)射一顆測試衛(wèi)星，但要讓 250,000 個巨大的鏡子不斷繞地球運行，讓一些太陽能發(fā)電場每天多運行幾個小時，還有很長的路要走。

盡管如此，這仍然是一個值得關(guān)注的項目。對于天文學家——以及任何喜歡黑暗夜空的人來說，成功的后果將是可怕的。

邁克爾·J·I·布朗， 天文學副教授，莫納什大學和馬修·肯沃西， 天文學副教授，萊頓大學

本文轉(zhuǎn)載自對話根據(jù)知識共享許可。閱讀原文.

寶寶起名 起名