在夜間“按需照射陽光”的激進計劃引發擔憂

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

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 米測試衛星開始，該公司已申請該衛星2026年推出.到 2030 年，最終將有大約 4,000 顆衛星在軌運行，根據最新報道.

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那么光污染會有多嚴重呢？也許更重要的是，Reflect Orbital 的衛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生光點一樣，Reflect Orbital 的衛星將使用鏡子將光線照射到地球上。

但所涉及的規模卻大不相同。Reflect Orbital 的衛星將在距地面約 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 公里的距離內反射陽光的衛星為例——因為一顆 625 公里高的衛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 的創始人 Ben Nowack發布了一段短視頻它總結了“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，如果衛星距離感興趣區域 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“在正確的星座中發射簡單的衛星，照亮現有的太陽能發電場”。而他們的目標只是每平方米 200 瓦– 正午太陽的 20%。

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

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

這意味著 3,000 顆衛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 顆衛星在 600 公里高的軌道上。這不僅僅是所有當前編目的衛星和大塊的太空垃圾放在一起。

然而，根據我們上面的計算，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，衛星只能在黃昏和黎明附近的大多數地點提供照明，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，讓他們的星座環繞地球晝夜線以上在太陽同步軌道讓它們持續暴露在陽光下。

明亮的燈光

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

傍晚時分，很快就能發現衛星和太空垃圾——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奏也。

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盡管 Reflect Orbital 旨在照亮特定位置，但衛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回復 The Conversation 關于這些擔憂。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。該公司可能會發射一顆測試衛星，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

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