在夜间“按需照射阳光”的激进计划引发担忧

拟议的卫星星座让天文学家非常担心。与反射阳光和产生光污染作为不幸的副产品，美国初创公司的副产品反射轨道会在设计上产生光污染。

该公司承诺通过镜子将阳光照射到地球上，以便太阳能发电场能够“按需提供阳光”日落后作.

它计划从一颗名为 Earendil-1 的 18 米测试卫星开始，该公司已申请该卫星2026年推出.到 2030 年，最终将有大约 4,000 颗卫星在轨运行，根据最新报道.

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那么光污染会有多严重呢？也许更重要的是，Reflect Orbital 的卫星能否像宣传的那样工作？

反射的阳光

就像您可以将阳光从表盘反射到产生光点一样，Reflect Orbital 的卫星将使用镜子将光线照射到地球上。

但所涉及的规模却大不相同。Reflect Orbital 的卫星将在距地面约 625 公里的轨道上运行，并最终将有镜子54 米宽.

当您将手表的光线反射到附近的墙壁上时，光点可能会非常明亮。但如果你把它弹到远处的墙上，斑点会变得更大——而且更暗。

这是因为太阳不是一个光点，而是在天空中跨越半度角。这意味着在很远的距离上，从平面镜子反射的一束阳光以半度角扩散开来。

这在实践中意味着什么？让我们以一颗在大约 800 公里的距离内反射阳光的卫星为例——因为一颗 625 公里高的卫星并不总是直接在头顶上，而是以一定角度照射阳光。被照亮的地面至少有 7 公里宽。

由于太阳在天空中的距离和半度角，即使是曲面镜子或透镜也无法将阳光聚焦到更窄的地方。

反射的阳光是亮的还是暗的？好吧，对于一颗 54 米长的卫星来说，它会比正午的太阳暗 15,000 倍，但这仍然比满月亮亮得多。

球囊测试

去年，Reflect Orbital 的创始人 Ben Nowack发布了一段短视频它总结了“进入太空之前要建造的最后一件事”的测试。这是一个装在热气球上的反射器。

在测试中，一面大约 2.5 米宽的扁平方形镜子将一束光引导到太阳能电池板和传感器上。在一个例子中，该团队测量每平方米 516 瓦的光，而气球的距离为 242 米。

相比之下，正午的太阳每平方米大约产生 1,000 瓦的功率。所以每平方米 516 瓦大约是它的一半，这足以有用。

但是，让我们将气球测试扩展到太空。正如我们之前指出的，如果卫星距离感兴趣区域 800 公里，则反射器需要 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实际的，因此气球测试有一些局限性。

那么 Reflect Orbital 计划做什么呢？

Reflect Orbital 的计划是“在正确的星座中发射简单的卫星，照亮现有的太阳能发电场”。而他们的目标只是每平方米 200 瓦– 正午太阳的 20%。

较小的卫星能提供吗？如果一颗 54 米长的卫星比正午太阳暗 15,000 倍，那么您需要 3,000 颗卫星才能达到正午太阳的 20%。照亮一个地区的卫星很多。

另一个问题：625 公里高度的卫星以每秒 7.5 公里的速度移动。因此，卫星将在给定位置的 1,000 公里范围内停留不超过 3.5 分钟。

这意味着 3,000 颗卫星可以为您提供几分钟的照明。要提供哪怕一个小时，您还需要数千小时。

Reflect Orbital 并不缺乏雄心壮志。在一次采访中，诺瓦克建议250,000 颗卫星在 600 公里高的轨道上。这不仅仅是所有当前编目的卫星和大块的太空垃圾放在一起。

然而，根据我们上面的计算，这个巨大的星座只能将正午太阳的 20% 同时传递到不超过 80 个位置。实际上，由于多云天气，照亮的地点甚至更少。

此外，考虑到它们的高度，卫星只能在黄昏和黎明附近的大多数地点提供照明，此时近地轨道上的镜子将沐浴在阳光下。

意识到这一点，反映轨道计划，让他们的星座环绕地球昼夜线以上在太阳同步轨道让它们持续暴露在阳光下。

明亮的灯光

那么，镜像卫星是在夜间生产负担得起的太阳能的实用手段吗？可能不会。他们能生产吗毁灭性的光污染?绝对。

傍晚时分，很快就能发现卫星和太空垃圾——而且它们并不是故意设计得明亮的。与 Reflect Orbital 的计划，即使只是测试卫星按计划工作，它有时也会显得比满月亮得多。

这样的镜子星座对天文学来说是毁灭性的，对天文学家来说也是危险的。对于任何通过望远镜观察的人来说，每面镜子的表面几乎都可能和太阳表面一样亮，这有风险永久性眼睛损伤.

光污染会阻碍每个人看到宇宙的能力，众所周知，光污染会影响动物的日常节奏也。

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尽管 Reflect Orbital 旨在照亮特定位置，但卫星的光束在从一个位置移动到另一个位置时也会扫过地球。夜空可能会被比月亮.

该公司没有在截止日期内回复 The Conversation 关于这些担忧。然而它本周告诉彭博社它计划以“简短、可预测和有针对性”的方式重新引导阳光，避开天文台并共享卫星的位置，以便科学家可以计划他们的工作。

后果将是可怕的

Reflect Orbital 的项目是否会启动还有待观察。该公司可能会发射一颗测试卫星，但要让 250,000 个巨大的镜子不断绕地球运行，让一些太阳能发电场每天多运行几个小时，还有很长的路要走。

尽管如此，这仍然是一个值得关注的项目。对于天文学家——以及任何喜欢黑暗夜空的人来说，成功的后果将是可怕的。

迈克尔·J·I·布朗， 天文学副教授，莫纳什大学和马修·肯沃西， 天文学副教授，莱顿大学

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