在人类探索宇宙的历史长河中，近地轨道（Low Earth Orbit, LEO）曾被视为通往浩瀚星空的窗口。然而，这一窗口正面临被永久“磨砂化”的风险。

美国国家航空航天局（NASA）的天文学家于本周三发出了一项震动科学界的严厉警告：随着商业航天活动的爆炸式增长，未来几年内计划发射至地球轨道的约50万颗卫星，其反射的光线将可能污染绝大多数太空望远镜的观测图像。

这标志着天文学面临的危机已从地面延伸至太空，人类在轨道上的“眼睛”正面临前所未有的致盲威胁。

这项发表在权威科学期刊《自然》（Nature）上的最新研究，首次对即将到来的“巨型星座”时代对空间天文学的影响进行了量化评估。研究结果令人沮丧：如果我们无法在商业扩张与科学探索之间找到平衡，未来的天文学家可能将不得不透过一层由金属和太阳能板构成的“光雾”去窥探宇宙的深处。

轨道上的“光污染”：从2千到56万的指数级跃迁

为了理解危机的严重性，必须审视近地轨道环境在过去数年间发生的剧变。根据研究数据，自2019年以来，近地轨道的活跃卫星数量已经经历了从约2000颗到超过15000颗的惊人增长。这一增长的主要驱动力来自于SpaceX的“星链”（Starlink）等互联网星座的部署。然而，NASA艾姆斯研究中心的研究人员指出，目前的拥堵仅仅是风暴前的宁静。

星链卫星即将部署到轨道上。 （SpaceX）

基于目前各国监管机构收到的发射申请和商业计划，预计到2030年代末，环绕地球运行的卫星总数将达到惊人的56万颗。这一数字不仅意味着轨道交通管理的噩梦，更意味着光学环境的根本性改变。

该研究的主要作者、NASA艾姆斯研究中心的亚历杭德罗·博拉夫（Alejandro Borlaff）指出，这种指数级的增长对太空望远镜构成了“极其严重的威胁”。过去，天文学家主要担心的是地面望远镜受到城市光污染和过境卫星的干扰，通常的解决方案是将望远镜发射到太空以避开大气层和地面光害。但现在的研究表明，即便是位于近地轨道的太空望远镜，也无法逃脱被卫星群包围的命运。

广域巡天的终结？96%的图像恐遭污染

这项研究利用高精度的计算机模型，模拟了56万颗卫星在轨道上运行时的光反射情况，并评估了其对四个主要太空望远镜项目的影响。结果显示，对于那些旨在进行广域巡天观测的设备而言，后果是毁灭性的。

包括NASA即将发射的SPHEREx望远镜、欧洲航天局（ESA）计划中的ARRAKIHS望远镜，以及中国计划发射的“巡天”光学舱（CSST）在内，这些设备拍摄的图像中，预计将有高达96%受到卫星轨迹的污染。

广域巡天望远镜的设计初衷是扫描巨大的天区，以绘制宇宙的三维地图、寻找暗物质的踪迹或监测瞬变天体。然而，卫星在其视场中留下的高亮度轨迹，就像是在精美的摄影作品上被随意划上了数道明亮的划痕。这些划痕不仅破坏了图像的美感，更重要的是，它们会使其覆盖区域下的微弱天体信号完全淹没，导致关键科学数据的丢失。

即便是视场相对狭窄、主要用于精细观测的哈勃太空望远镜（Hubble Space Telescope），也无法幸免。模拟显示，哈勃拍摄的照片中将有三分之一包含卫星轨迹。这对于一台每分每秒观测时间都价值连城的科学仪器来说，是巨大的效率折损。

博拉夫特别强调了这一现象对行星防御系统的潜在危害。他解释道：“想象一下，我们正在努力寻找可能对地球造成撞击威胁的近地小行星。在望远镜的视野中，一颗划过天空的小行星与一颗过境的卫星在光学特征上极其相似。当背景中充满了数以万计的卫星光点时，要从中分辨出哪一个是致命的小行星，将变得异常困难。”

一张模拟卫星光线如何污染太空望远镜拍摄的宇宙图像的图像。（法新社/美国国家航空航天局/Borlaff、Marcum、Howell，《自然》杂志，2025年）

人工智能的代价：轨道上的“人造行星”

卫星数量的激增并非唯一的坏消息，卫星体积的巨型化正在加剧这一问题。过去，小型通信卫星的反射截面积相对有限，但随着人工智能（AI）浪潮的兴起，太空数据中心的概念正在成为现实。

为了满足在轨道上直接处理海量数据的需求，科技公司正在规划建造体积庞大的太空设施。博拉夫指出，目前已有商业计划提议建造面积达到3000平方米的轨道数据中心。相比之下，目前轨道上常见的卫星面积通常在100平方米左右。

“对于地面上的肉眼观测者来说，100平方米的卫星已经相当于天空中最亮的恒星，”博拉夫警告说，“而那些面积达到3000平方米的庞然大物，其亮度将堪比行星。当它们成群结队地出现在轨道上时，夜空的自然面貌将被彻底改变。”

这种亮度的增加不仅意味着更多的光污染，还可能导致探测器的传感器饱和，产生“鬼影”和溢出效应，使得即使是没有卫星直接经过的图像区域也无法用于科学分析。

无解的困局与微弱的希望

面对这一严峻形势，科学界和工程界尚未找到完美的解决方案。虽然像詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）这样位于距离地球150万公里的第二拉格朗日点（L2）的设备，因远离近地轨道而暂不受影响，但这并不意味着我们可以放弃近地轨道的天文学观测。许多关键的观测任务，特别是紫外波段和广域巡天任务，依然依赖于近地轨道平台。

研究提出了一种理论上的缓解方案：将商业卫星的轨道高度降低至太空望远镜之下。然而，这并非没有代价。超低轨道运行会导致卫星受到更多的大气阻力，需要频繁消耗燃料维持轨道，这不仅缩短了卫星寿命，还可能因航天器再入大气层时产生的氧化铝颗粒而破坏地球臭氧层。

目前，最可行的缓解措施似乎是加强“交通管制”层面的合作。卫星运营商可以向天文学家提供极其精确的轨道参数、姿态信息甚至表面反射率数据，以便天文学家在安排观测计划时尝试避开卫星过境的高峰时段，或在后期数据处理中尝试剔除干扰信号。但这无疑将大大增加数据处理的复杂度和成本。

此外，随着市场竞争的加剧，SpaceX的星链在未来卫星总量中的占比预计将下降至10%左右，这意味着天文学家将不得不与数十甚至上百家不同的卫星运营商进行协调，这在操作层面上几乎是不可能的任务。

在商业利益的驱动下，太空正在迅速从“全人类的共同疆域”转变为拥挤的商业地产。NASA的这份警告或许不仅是一份科学报告，更是一份关于人类如何管理其最后一片荒野的伦理拷问。当我们为了地面的高速网络和人工智能算力而点亮近地轨道时，我们是否也正在亲手关闭那扇通往宇宙真理的窗户？如果未来的望远镜只能看到人类自己制造的闪光，那将是科学史上最讽刺的悲剧。