SpaceX 的星鏈（Starlink）計劃會對天文學觀測產生什麼影響？
對於業餘天文攝影來說，「星鏈」可能會在星野照片中形成新的「星座」或在深空攝影中拉出白線。那麼它對於專業的天文學觀測有什麼影響嗎？對於射電望遠鏡會產生干擾嗎？
在微博上說了不少關於這個話題的東西，這裡整理一下。
【收到了一堆『你們天文學家怎麼不上天呢？』的評論】特地說一下，專門來抬杠的沒問題，我罵回去就是了。但如果你真的好奇『為什麼不用空間望遠鏡？』：
- 不，哈勃不是最好的，解析度最高，『最厲害』，『最牛逼』的望遠鏡，早就不是了；JWST也不是。JWST是紅外望遠鏡，地面根本就觀測不了這個波段才必須上天的；不，發射一堆小衛星『干涉』觀測不能代替地面觀測。
- 希望你能相信，在巡天和單個天體的專門研究上，目前不會，未來10年20年內，地面觀測也不可能被代替。地面觀測和空間觀測是平行發展的，空間進步了，地面設備也會越來越複雜，先進。說空間天文出現取代了地面觀測的，等於說『飛機的出現取代了火車』
- 空間天文設備真的太貴了。我們天文學家真的沒錢，在哪國和企業家比都沒錢。美國造了一個JWST，全天文界都快揭不開鍋了。。。很多技術好，有希望，值得研究，我們都知道，但是真的沒錢，也沒人主動給我們錢。。。到目前為止，空間天文接受的最牛逼『捐贈』是美國航空航天局接受的二手間諜衛星，閑置不用，放倉庫里落灰那種。美國偵查局過時多年的設備依然比天文學家擁有的先進，這是世界上空間天文最發達的美國的寫照。。。我們，真的，沒錢！
- 空間天文設備真的很難，真的不能把所有設備帶上天；不，摺疊鏡面也不能解決所有問題，而且摺疊鏡面設計目前只能放到很遠的L2點上去，而不能在近地軌道上用。空間設備帶的變軌燃料有限，有些需要製冷的，製冷劑也受限，儀器會受宇宙線影響不斷質量下降，鏡面質量會緩慢下降但很難像地面一樣定期重新鍍膜。太空梭退役後，就沒有能給近地軌道天文台提供技術支援的了，而目前大多數的新空間望遠鏡都選擇觀測條件更好的日地系L2平動點，近期是無法提供支援的。
- 『未來可以分塊發射，軌道上組裝』『未來可以建設月基天文台』『未來成本會降低』。。。沒錯，未來很美好，這些想法天文學家真的都想過，都在想。。。但這都不是10年內能解決的問題，錢和技術都有極大的制約的。另外，幻想未來容易出現偏差，1969年人類登月的時候，很多人想40年後征服火星簡直當玩一樣，現在呢？此外，『遠水解不了近渴』，未來10年內，商業航天發射就會給地面觀測帶來很多困擾，這個是現實。如果你有親戚查出來得了XXX疾病，你去說『不用擔心，未來科技一定會攻克這個疾病的！』，你不覺的別人不會高興嗎？
- 不，天文學家不是剛開始煩衛星的。我們煩了很久了，但是之前也沒人聽我們抱怨啊。現在天上一共4000多衛星，我們已經煩了，這後面上萬顆的入軌。。連抱怨一聲都不許嗎？有人拿『手機信號塔也礙眼，但是多有用啊』來說事。沒問題，還是那句話，如果真的有『造福人類』的可能，我們肯定支持。但現在的問題是：你在三亞買了個海景房，正享受著，突然來了群美國人往沙灘上插電線杆子，邊插還邊說『天黑了就看不見』『將來對你好』『到時候不多收你錢』，你心裡咋想？這個現狀其實是『一群有錢人集體決定將來全人類在夜晚抬頭看到的更多的是他們賺錢的工具』，你就喜歡看衛星閃來閃去沒問題，不喜歡的人連說句話都不行了嗎？
【寫在前面】鑒於在微博上有不少馬一龍的小fanboy出來叫喚。天文學家是對技術進步和航天科技特別有好感的一群人，思想也算開放，真的沒有阻止任何商業航天項目的意思。而且我們很清楚的知道，面對當前航天淘金潮，我們無力『阻擋』任何項目。天文學家群體希望更多討論的是，對於實現全球衛星無線網路，是不是不同企業狂發衛星是最好的手段？這些項目是否能真的兌現『造福人類』的宣傳口號？以及這樣往地球近地軌道上堆東西有沒有什麼沒想到的長期影響？
【先說結論】：不只是Starlink一家未來近地軌道上大量計劃中的衛星網路會大大增加在軌衛星數量，會對地面光學和射電天文觀測產生負面影響。對光學觀測的影響一方面是增加了數據污染，一方面是限制了激光自適應光學的應用；在射電波段，則會通過射電頻率干擾 (Radio Frequency Interference)影響射電觀測。這裡面的影響都還有未知成分，但會比一般公眾想像的要大，而且目前沒有很好的解決辦法。
【更廣泛的影響】在具體討論天文觀測問題前，我還想提兩點可能有更深遠意義的影響：
- 太空商業開發的邊界在哪裡？現在是商業太空開發的大淘金時代，中國，美國，加拿大，韓國，都有多家企業準備『大放衛星』，在近地軌道上劃地盤。看上去機會無限的好時代，背後總會有一些商業之外的東西被忽略，包括了現有規章制度的不完善，以及這些大衛星項目的長期影響 (不只是對天文觀測)。很好玩的是，地球上，如果有個企業跑到南極去挖礦 (假設)，不僅會受到聯合國公約的限制，還會受到全世界的譴責。但目前，有個企業往天上狂發全世界都能看到的衛星卻沒有任何問題 (在美國只要FCC批准就行)，唯一的要求就是一定年限內讓衛星再入大氣層銷毀。我在推特上看見的一個討論關鍵詞叫『殖民』太空，在當前語境下，似乎很多人不會覺得這是一個貶義詞，不過作為科學家，可能多少會有一些警覺吧。
- 肉眼可見的星空會從此不同。全天肉眼可見恆星6000餘顆，對一個特定地點，尤其是在城市燈光下，可見恆星數量更少。而低軌衛星閃光亮度很高，隨著這些衛星數量的增加，不遠的未來，對於開始認星星的孩子，這些衛星將成為對『星空』認知的重要一部分。我覺得這一點很值得思考，當然也不一定是負面的。就如同在珠峰頂上看見信號塔，你說這是技術進步的輝煌？還是『自然』消退的可悲？可能取決於主觀認知。
會隨時都能看見很多衛星嗎？
SpaceX的星鏈計劃幾經改動，從最早的約1600顆衛星組網，到現在擴展到的12000顆分布在三層軌道的衛星。這麼多衛星的目的是為了提供全球網路覆蓋，並且儘可能降低網路延遲。這些衛星的設計需要他們通過反射陽光來控制衛星溫度，因而在日出或者日落後的一段時間內，經過你頭頂的衛星在一定的角度上，可以產生非常明亮的閃光。目前星鏈衛星的最終軌道閃光強度範圍還不清楚，但應該肯定比肉眼可見最暗的恆星要亮得多，會成為很明顯的『天象』。現代天文觀測針對的天體的亮度要低的多，所以這些突然出現的明亮，光變，快速移動跨過很大一片天區的人造天體，會是很明顯的污染。。。
好玩的是，一開始天文學家在推特上抱怨的時候，Elon Mask本人回應『這些衛星都是看不見的』(invisible)，隨後改口成『地球外面4000多顆衛星，大多不惹人注意』。有人指出國際空間站就可以看到，大哥表示『那是因為空間站又大，上面又開那麼多燈』。。。這是很讓人哭笑不得的事情。。一家航天和衛星企業的老大不知道航天器靠反射陽關可以變得很亮是很難讓人相信的，大概是某種高級的『忽悠』吧。。。 不過大哥現在已經改口了，表示會和團隊討論降低衛星反照率的可能。。但是，受到衛星散熱要求的影響，我不覺得會改變很多
推特上，荷蘭天文學家Cees Bassa按照星鏈項目早期計劃的1600顆衛星對星空觀測的影響進行了模擬。同時看到的衛星數量和觀測時間 (日出日落時間)以及觀測地緯度有關：緯度越高，越接近夏天，可見衛星數量越多。這個圖是對洛杉磯緯度的模擬，可以看到，在夏夜，幾乎整夜都會有大於20顆的星鏈衛星可見。如果真的搞12000顆衛星，這個數字還會高很多 (不一定是按比例增加，要考慮衛星軌道分布)。
衛星閃光對天文觀測有哪些影響？
衛星閃光，即便是未來衛星密度更大的時候，對天文觀測的影響不會是「致命」的，但會很煩人。簡單來說：觀測台址維度越低，觀測時間越接近夏天，觀測視場越大，曝光時間越長，受到人造天體的影響可能性越高。基本的影響就是，衛星閃光會在觀測視場內留下一條很明顯的軌跡，污染觀測數據。
上圖是在推上看到的，一位天文系學生為了公眾教育項目拍攝一個背景星系群圖像時偶然碰到的星鏈衛星群，視場很小，曝光時間25s，跟蹤略有問題。業餘天文愛好者也拍到過類似景象。雖然在肉眼看來，Starlink是排成一隊划過的，但是當對背景星空進行跟蹤拍攝時，看到的就是這樣的景象。這是星鏈衛星散開進入正式軌道之前的，但是這個極端場景可以幫助你理解衛星對數據的影響效果：簡單的說就是這一條上的數據，以及所有這個軌跡「碰到」的天體的數據都不能用了。而且在數據處理中，必須採用演算法識別這些衛星軌跡，並將其遮擋掉 (就是把這部分數據標記為沒用。。。這些數據不能未經處理就簡單的去用sigma clipping的方法平均掉)。
上圖來自文章 Desai et al. 2016，這是一個暗能量巡天望遠鏡的例子，來自南天4米Blanco望遠鏡上的主焦點照相機。可以看到，在大望遠鏡很好的解析度下，衛星的軌跡是很粗的一條。。。現代巡天的數據處理流程里，都有專門的識別排除衛星的工具 (比如LSST要用的)，大多用到一種叫Hough變換的幾何變換演算法來識別圖像上的線性結構。
實際情況還會更麻煩一點：
- 對於像LSST這樣的大望遠鏡，比你肉眼可見恆星暗的多得多的恆星都是飽和的 (LSST差不都在16等星處飽和)，會影響附近一大片天區的成像質量，上圖這顆衛星的閃光應該是很暗的。
- 這些巡天望遠鏡往往使用複雜的多鏡片成像改正鏡，這些明亮的衛星軌跡往往會由於相機內部結構引起的反射和散射在附近產生第二個像，這也是需要想法排除的。
- 衛星軌跡識別演算法目前也不是百分之百有效，而且受到圖像上其他天體的干擾。比如一個衛星軌跡經過一顆恆星，或者一個星系，識別出的軌跡可能會在這裡斷掉。但是其實這個恆星或者星系的數據也不能用了。。現在，在任何已經發布數據的巡天里，比如DES，DECaLS，HSC的圖像中，都能看到沒有被排除乾淨的衛星軌跡的影響，而且很多都是在明亮的星系附近。。。這些明亮的星系很多都是我的科學目標。。。
- 現代巡天有很多是為了尋找亮度快速變化的天體或者移動中的天體。而沒有完美扣除的衛星痕迹會產生各種假『警報』，需要通過專門的演算法『訓練』才能排除。
- 此外，很多天文觀測會在黃昏或者清晨利用近似均勻的天光拍攝平場，進行圖像校準。這個時候也正是容易拍到衛星的時候，如果有衛星軌跡出現在平場圖像里，很可能會影響校準效率。平場圖像是不會進行衛星軌跡識別的，如果有衛星經過，這張曝光就廢了。。。
不閃光就對天文觀測沒有影響了嗎？
並不是。現代天文觀測，尤其是大地面望遠鏡，往往需要使用一種叫做自適應光學的技術，進行波前擾動的探測和排除，達到克服大氣擾動，實現更高解析度的目標。這些自適應光學往往需要使用高功率的激光激發大氣層中特定高度上的原子，產生一顆人造定標星。用這顆星的亮度快速變化來監測大氣擾動。而這樣的激光會對飛機和航天器上的光學設備產生干擾和破壞，因此激光自適應導星 (Laser Guided Star)的位置受到當前經過觀測天區的衛星的限制。夏威夷的Keck望遠鏡似乎要求激光不能靠近衛星附近3度以內。對於10米望遠鏡的高分辨觀測，這是一個超大的範圍。這些實際限制約束了能夠使用激光導星的空間位置和時間範圍，降低了觀測效率。可以想像，未來近地軌道上人造天體數量迅速翻倍的時候，自適應光學觀測會進一步受到限制。。。這是很悲催的一件事情，因為未來地面大望遠鏡的幾乎所有主要科學目標，都是要通過自適應光學才能實現的。畢竟建造20米，30米口徑的望遠鏡，除了追求更大的集光效率，就是要更高的衍射極限下的解析度了。
順便說一下，保障衛星安全這個倒是有現有規章制度的。比如在美國，就是U.S. Strategic Command直接下命令的。這個『保護』也是針對所有國家的航天器。。。畢竟沒事照瞎別人國家的衛星也不是很好的。
把望遠鏡都發射到軌道上去不就好了嗎？
Elon大哥在推特上也不服氣的表示，反正將來望遠鏡都是要上天的。。。這是不現實，也是沒必要的。空間天文會有長足的發展，但一方面這樣做成本極高，一方面未來20-30年內可預見的空間天文設備還無法取代地面設備。不僅動輒10米以上的大地面望遠鏡短期內無法離開大氣層，地面望遠鏡可以用來開發新設備的平台功能更無法被取代。現代地面上的大望遠鏡耐史密斯平台上的光學設備，動輒大小接近一幢公寓，這些設備需要頻繁的維護和更新，這是目前空間天文觀測還做不到的。另外，在近地軌道上也是不能完全躲開衛星的。。。不信看看哈勃空間望遠鏡無意中拍到多少衛星就知道了。
而且，越來越「擁擠」的近地軌道對天文觀測的影響是近幾年內就會見效的，即便現在開始籌備大空間光學設備 (比如NASA的下一代旗艦LUVOIR) 也是完全來不及的。
最後。。。
對於航天或者任何科技領域內的企業有好感是很正常的，但是完全沒有必要上升到對公司創始人個人崇拜的程度。。。像Elon Musk這種新時代會利用社交網路的億萬富豪，特別會利用自己的粉絲群體進行宣傳。從他最近在推特上的一些言行來看，他並非不知道這其中的利害，只是在刻意宣傳這個項目可能的好處，估計把負面的影響和可能的問題說小。。。畢竟人家是對投資人和持股人負責的。
現在之所以這麼多國家的企業都急著要建設衛星網路，是因為他們在其中看到了巨大的市場價值 (以及現有監管的漏洞)，不趁著現在多發，搶軌道，搶市場多可惜？要知道SpaceX自己預測未來企業的絕大多數收入是來自衛星網路，而不是火箭發射的。
按照SpaceX自己的粗略估算，完整建設星鏈項目的成本在100億美金左右。競爭衛星網路市場的企業里，沒有一家是在做慈善的。雖然他們都喊著『造福人類』『幫助全球30億沒有網路的人』，但目前看這30億人里有多少人掏得起錢買接收機，交服務費還不是很清楚。唯一清楚的是，這些企業都是要掙錢的。。。
至少提供了個GIF
在地球上仰望星空的自由，快被星鏈「鎖死」了！
SpaceX在美國卡納維拉爾角進行了2020年的全球首次航天發射。一枚「4手」獵鷹9號火箭，將60顆星鏈衛星送上了近地軌道。
這不是SpaceX第一次用一箭60星的方式發射星鏈衛星了。去年5月，他們就發射了第一批60顆星鏈，11月又發射了第二批。
接下來，每隔大概2-3個星期，SpaceX都會發射新一批60顆星鏈衛星。
按照SpaceX的說法，之所以要發射這麼多顆衛星，是要給地球上的每一個角落提供高速互聯網接入服務，不留任何死角。
然而，自打首批星鏈衛星上天，那60個亮點排成一排，在世界各地的夜空中魚貫而過時起，天文學家就一直在發出警告——如果沒有人阻止的話，這些衛星將徹底改變我們這顆地球上的夜空。
比天上的星星還要多
天文學可能是這個世界上最古老的學科。早在工業、農業甚至文字出現之前，人類就開始仰望夜空，從繁星中汲取靈感。
上世紀50年代，人類進入了太空時代。不過，直到2019年，地球周邊仍在運轉的人造衛星也只有大約2000顆，其中大多數都又小又暗。
而現在，為了在太空中打造覆蓋全球的5G網路，多家潛在的運營商宣布，計劃部署由成千上萬顆衛星構成的龐大衛星星座。
SpaceX的星鏈計劃，只是其中之一。
單就星鏈計劃而言，SpaceX已經得到美國聯邦通信委員會（FCC）的許可，獲准發射大約12000顆衛星。計劃的第一階段將發射總共1584顆這樣的衛星。
這個小目標，SpaceX希望能在今年年底前完成。
光是這第一階段，星鏈衛星的數目就將超過目前地球中低軌道上人造衛星的總數（1463顆，如果不算昨天發射的那60顆星鏈的話）。
在地球上，肉眼可見的恆星全加起來大概有6000顆。藉助市面上常見的普通雙筒望遠鏡，你大概可以看到總共約10萬顆恆星。
而星鏈計劃的12000顆，加上後來又申請增加的30000顆，再算上其他競爭者的類似項目，比如一網衛星星座和亞馬遜公司的柯伊伯計劃，到2030年，在地球上用雙筒望遠鏡仰望夜空時，你看到的人造衛星很可能會比天上的星星還要多。
用腳趾頭想都知道，這會給地面上的天文學觀測帶來多麼嚴重的負面影響。
就算只考慮星鏈計劃的12000顆衛星，等它們全都部署就位之後，在地球上的任意地點和任意時刻，天空中都會有140顆這樣的衛星。
在它們的最終軌道上，這些衛星的亮度大概接近人類肉眼可見的極限，但對於地面上的光學和射電天文學家，以及一些專業的天文攝影師來說，這些衛星會是一場災難。
天文學家的天真
SpaceX創始人伊隆?馬斯克一開始聲稱，這些衛星對天文觀測影響很小，後來又說會優先考慮減少這些衛星的反光率，並承諾會應天文觀測的需要調整衛星朝向以降低亮度。
接下來的事實表明，這些承諾不過是空頭支票。
僅僅120顆星鏈衛星上天，就已經極大地影響了天文觀測。多個地面天文台的觀測項目遭受到過境星鏈衛星的「閃亮轟炸」。這些衛星仍像往常一樣明亮，並沒有為了照顧天文學家的觀測而調整姿態。
去年9月，歐洲空間局的一顆地球觀測衛星為了避讓一顆星鏈衛星，更是進行了緊急變軌。儘管於情於理，都應該是星鏈衛星主動避讓才對。
為此，有天文學家提出一系列建議，希望SpaceX能夠自願採納，對星鏈計劃作出自我改進。
這些建議包括：
- 當前批次的星鏈衛星脫離軌道，暫停新的發射，直到對衛星作出適當修改；
- 重新設計或包裹衛星，大幅降低反光率；
- 向世界各地的天文台提供衛星實時軌跡信息；
- 資助軟硬體解決方案，協助天文學家減輕餘下的避無可避的污染。
本文的開頭，可以算是伊隆?馬斯克對此作出的回應。
已經升空的120顆星鏈衛星非但沒有脫離軌道，SpaceX還在昨天又發射了新一批次的60顆星鏈衛星，並計劃在2020年內，將第一階段的1584顆衛星全都送上太空。
當然，改進也不是沒有。
升空的60顆星鏈衛星，其中就有一顆衛星，在它的其中一面上，覆蓋了某種試驗性的塗層。至於減少反光的效果，SpaceX表示，要試過才會知道。
這跟天文學家的預期，簡直相差得太遠。
何不打包去太空？
伊隆?馬斯克的一些擁躉們倒是「勸」天文學家稍安勿躁。
用他們的話來說，這位現實世界的「鋼鐵俠」，連跑車都能送去火星軌道，到時候把所有天文台都打包送去太空，豈不痛快！
確實，對於天文觀測而言，太空相比於地面，好處是巨大的。
首先，太空里沒有白天，也不存在任何光污染。只要不把望遠鏡指向太陽，太空里永遠都是黑夜。
在太空，你也不必須擔心陰天下雨，也不用忍受大氣湍流。而在地球上，基本上你相當於是在一個巨型游泳池底部仰望宇宙，而游泳池裡還灌滿了動蕩不安的空氣。
還有，地球的大氣層對於電磁波的許多頻段來說，並不是透明的。而在太空里，你大可以想看哪段就看哪段。只要離開地球的束縛，你望向宇宙的視線將不受任何阻礙。
既然如此，那為什麼不幹脆把天文台全都搬到太空里去呢？
主要的原因，當然是沒錢。
一拖再拖的韋布空間望遠鏡，立項至今已有24載，耗費了近百億美元，卻仍躺在地面未能發射升空。這還只是一台望遠鏡而已，真把所有天文台搬去太空，談何容易！
更何況，在太空進行天文觀測雖然有著巨大的優勢，地面天文觀測也仍然不可或缺。
腳踏實地的安穩
相比太空望遠鏡，地面天文台在好幾個方面，始終保持著遙遙領先。
1. 一寸大，一寸強
簡單來說，在地面上你可以建造更大的望遠鏡，遠比你能在太空中組裝的望遠鏡更大。
有人說，只要錢夠多，就能夠建造想要多大就有多大的望遠鏡，然後把它發射到太空里去。可惜，這個說法並不正確。想把望遠鏡送上太空，你得先把它塞進火箭才行。
迄今為止，發射到太空的最大主反射鏡，是歐洲空間局的赫歇爾望遠鏡，口徑3.5米。前面提到的韋布空間望遠鏡更大，口徑達到6.5米，那是因為它有獨特的摺疊設計。也正是因為這一設計，讓它承受了很大的風險，以至於一拖再拖至今未能升空。
即使如此，韋布望遠鏡6.5米的口徑，也無法跟地面上的大型光學望遠鏡相提並論。哪怕是曾經提出過的最大空間望遠鏡——同樣採用可摺疊設計、口徑達到15.1米的LUVOIR望遠鏡，與地面上25米口徑的巨型麥哲倫望遠鏡（GMT）、30米口徑的三十米望遠鏡（TMT），以及39米口徑的歐洲極大望遠鏡（ E-ELT）相比，仍然相形見絀。
在天文學上，尺寸決定了分辨能力和聚光能力。隨著自適應光學技術的加入，在某些指標上，太空望遠鏡和地面相比，完全沒有競爭能力。
2. 在地面，風險小
在地面上建造新望遠鏡，你不會遇到發射失敗的風險，可進入太空卻是一鎚子買賣。
如果火箭在發射時爆炸，無論你的天文台有多昂貴或者多複雜，都將片甲不存。你永遠不會看到NASA的OCO衛星發回來的觀測數據，這顆設計用來在太空監測地球大氣中二氧化碳流動狀況的軌道觀測站，在發射過程中未能與火箭分離，升空後17分鐘就墜入了海洋。
任務越大，失敗的代價也越大。2018年1月，在連續82次成功發射之後，阿麗亞娜5號火箭遭遇了一次部分失利。這讓天文學家驚出一身冷汗，因為韋布空間望遠鏡也將用同款火箭發射升空。如果到時候出現同樣的狀況，韋布望遠鏡可就沒有然後了。
對於太空任務而言，每次你只有一次成功的機會，而百分之百的可靠永遠不可能實現。
3 .時間地點我作主
一旦進入太空，你的位置可就身不由己，基本上交給引力和運動定律來決定了。
儘管有大量的天文奇觀，隨便你在哪裡都可以觀測，但也有少數天象，其中不乏特別壯觀和特別有價值的一些，需要你在特定時間段內，處在特定的空間位置上，才有機會進行觀測。
日全食當然是其中的一種，我一直說它是地球上我們有機會親歷的最壯觀天象，沒有之一。此外，其他各種類似的掩食現象，比如小行星遮擋了恆星，月亮遮擋了類星體等等，也能給我們提供難得的觀測機會。
去年元旦，新視野號完成了人類歷史上最遙遠的飛掠探測，對當時昵稱為「天涯海角」的柯伊伯帶小天體進行了近距離觀測。要不是在那之前，天文學家在地面上進行了多次「天涯海角」掩星觀測，提前掌握了它可能的基本情況，這次飛掠也不會安排得如此順利。
如果把所有望遠鏡都搬到太空，這麼有科學價值的掩星觀測將無法進行。因為在太空里，我們不可能像在地面上一樣，精確掌控自身的位置和運動。
4. 方便維護
地面上有大量的基礎設施，這是太空里永遠都比不了的。
如果某個部件故障或者磨損，在太空的話，就只能利用現有的東西湊合一下了。要不然，就得耗費大量資源，組織太空任務去加以維護。
哈勃空間望遠鏡就是這樣一個特例。升空後才人們才發現它的主鏡存在缺陷。好在它運行在近地軌道，而當時也還有太空梭，人類可以通過後續任務修復哈勃。而在太空梭退役之後，人類也失去了繼續維護哈勃的能力。
其他太空望遠鏡可就沒這麼幸運了。冷卻液用完了？扛著。 陀螺儀壞了？忍著。光學組件老化？將就著用。一直到實在撐不下去 ，不得不終結使命為止，比如2018年退役的開普勒望遠鏡，以及本月底即將光榮的斯皮策望遠鏡。
而在地面上，有故障的設備可以隨時更換，冷卻液想加多少就可以加多少。有必要的話，新的零件甚至新的人員都可以隨時就位。
哈勃望遠鏡升空服役了30年，雖然耗費巨資幾經維護，如今也已經垂垂老矣。而地面上的望遠鏡，只要維護得當，輕輕鬆鬆都可以使用50年以上。
5. 升級換代
太空望遠鏡發射上天的時候，望遠鏡上的設備其實就已經過時了。
要設計和建造一台太空望遠鏡，首先得確定它的科學目標，再根據目標決定望遠鏡上需要哪些設備。再然後，還得花時間來設計這些設備，製造零件，組裝起來，再加以整合，進行測試，通過之後才能塞進火箭，發射上天。
這意味著，當太空望遠鏡終於開始第一次採集數據的時候，距離它最早被提出和建造，已經過去很多很多年了。
如果天文台建在地面上，情況就完全不同了。只需要淘汰掉老舊的設備，替換上更新的設備，老望遠鏡也可以煥然一新，重新成為世界頂尖的望遠鏡。只要這座地面天文台還在運轉，這樣的升級改造之路就可以一直持續下去。
仰望星空的自由
毫無疑問，進入太空為人類提供了一個望向宇宙的新窗口。隨著我們逐漸轉向下一代的空間天文台，我們將有能力解答當今天文學家對於宇宙本質的諸多疑問。
然而，也有一些科學任務更適合於地面，比如搜尋可能威脅地球的近地小天體，再比如拍攝遙遠黑洞的真實影像。
只要我們能夠保持夜空的黑暗，保持天空不被遮蔽，那麼在21世紀接下來的幾十年里，地面天文學必將進入一個黃金時代。
但是，如果我們繼續對天空漠不關心，再加上一些人不計後果的魯莽行事，可能在我們還沒有意識到之前，地球上的夜空就將被徹底改變。
隨之一起消失的，還有人類在地面仰望星空的自由。
救救星空！
作者：Ethan Siegel / Starts With A Bang
編譯：Steed
編譯來源：Forbes
一個AI
人類自己就能把自己鎖死了，誰還需要智子呀？
在地球上仰望星空的自由，快被星鏈「鎖死」了 | 邁向太空?mp.weixin.qq.com
國外有人製作了一個模擬星鏈計劃如何對我們的夜空造成影響的網站。
http://howmanystarlinkswillfillyoursky.com/?howmanystarlinkswillfillyoursky.com
或者我們也可以實際算一下，根據最新申請衛星數量來看，42000全打上去，按照球體計算，全天41252.96平方度，平均1平方度超過1顆。
我們可以來算一下，20×80雙筒的視場是8.3平方度，意味著視場內平均會有超過8個星鏈衛星。
下面我從一個天文愛好者的角度來談談我的看法。
星空與天文是我們以及我們子孫後代的共同財富，任何先污染再治理的想法都是錯誤的。
光污染直接扼殺了我們的星空，我們需要逃離大城市，到山上，到深藍區，到很少光污染的地方去，才能與我們的深空天體好友們見面。
根據波特爾暗空分類法分出的從8到1的級別下的夜空污染程度。污染每增加一個等級，天體的可見程度愈加暴跌。我相信每一個親眼見過、親身感受過波特爾一二級的銀河是怎麼樣的人，都無法認為我們可以捨棄這種無法替代的永恆財富。
再來看看我們天愛們鍾情於什麼。
我們目視黨看的：（圖片來源http://deepskywatch.com/ ,轉載均獲得版權者的gmail許可）
天愛入門應該都知道上面都是什麼深空天體了吧。這是用肉眼看到的，然後鉛筆素描出來最後反色得到的繪圖。
可能對於用望遠鏡直接觀察的目視愛好者來說，連珠的閃光轟炸尚還能壓一壓怒氣，那對於扛著赤道儀一拍一晚上的天愛們來說呢，目視起來和拍攝起來差別是這樣的。
那經過轟炸過後呢？可能是這樣：（電腦塗鴉，實際上過曝光的光度處理起來幾乎看不出什麼細節了），真實效果可以參考第一的回答。這拍片不是耍雜技啊，赤道儀一架上就不能挪的啊。
回到主題，我們看看這個計劃給我們帶來了什麼。
這個奇怪的天文現象是什麼？?www.zhihu.com
這個回答裡面的視頻僅僅是第一批60顆衛星裡面的部分衛星，就已經肉眼可見。可以想像，當12000顆全都上天的時候，給我們天愛們帶來的卻是不可躲避的後果：隨時做好被衛星開「火車」開了5分多鐘打擾到的準備，深空攝影黨廢片率大大增加，目視黨在擺上DOB或者大雙筒時要計算一下，這個深空天體的位置那些時候才能躲過高反射性星鏈的干擾。對於研究者來說更是不可逆轉的傷害：一些地面的光學望遠鏡，會報廢很多數據。你們可以看看現在天愛出的片，現軌道的衛星有沒有很大影響？事實上，星鏈衛星已經在質上面和其他衛星出現了很大的差別，其數量對天文觀測的視野轟炸是單單一架國際空間站，其他在軌衛星所不能比擬的。
建議多抓緊時間去看完星空，不管是沒去過南半球的，還是沒去過暗夜公園的。
看到很多力挺星鏈計劃的，我真的想吐槽一下。
星鏈計劃難道僅僅是對天文學觀測產生影響嗎？
不，對所有的天文愛好者來說，也已經快要成為災難了！
先上圖。
這是義大利法拉天文台拍攝的2019年11月25日麒麟座α流星雨，我們可以看到，星鏈衛星造成的光轟炸已經到了令人驚掉下巴的地步了。
非常不客氣的說，2019年11月末，天上不過只有區區120顆星鏈衛星，等到下一場獅子座流星暴雨來臨之際（2033年），我們很可能再也無法拍攝一張真實照片記錄那場天文奇觀，流星暴雨將會成為人類一生只有兩次機會觀賞的生命晚宴，前提是，苦等了33年的人們不要遇到霧霾和壞天氣！
天文學家為什麼不上天？望遠鏡為什麼不上太空？
好吧，請問，上了太空，還有流星雨嗎？
天文未死，天愛先亡。
悲哀！
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