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仰望星空的一群人对宇宙充满了好奇，在晚上，闪耀的群星和月亮令人非常着迷。随着文明的发展，城市的夜空越来越明亮，他们不得不钻进人迹罕至的深山老林来减少干扰。但是当地球轨道上数以千计人造物体开始愈加频繁的划过镜头，而天量的电磁波通讯信号也开始扰乱所有频段上的观测信号，他们必须有更好的办法才能继续这项伟大的事业。
这么亮的银河系和月亮，您见过吗？
图源：© Nicholas Buer/Corbis
古人的夜生活是单调的，昂贵的照明费用让大部分人日落而息。在那时观看星空是幸福的，在一片寂静和黑暗中，好像除了头顶的绚烂别无他物。但是人类毕竟掌握了新的能源，它带来的光污染和空气污染迅速遮蔽了大部分微弱的星光，尤其是2011年LED灯开始铺满城市。一项研究显示，十年来城市的天空平均每年变亮9.6%，现在的夜空整体上比十年前亮了一倍还多，与此相对的则是，能看到的星星迅速减少。
犹他州奥勒姆市附近拍摄的猎户座附近星空对比图，间隔十年。
图源：jpstanley/Flickr / CC BY
为了躲避这些干扰，天文台、望远镜等设施都建在远离城市的山顶或原野上。南美国家智利是公认的最佳观星区之一，这里降水稀少，常年无云，空气的能见度极高，于是这里成为天文台最密集的地区。
智利拉塞雷纳拉斯坎帕纳斯天文台的望远镜圆顶的外部
图源：© Roger Ressmeyer/CORBIS
建立在智利的天文台，躲开了光污染，躲开了云层和空气污染，但是面对头顶上来来往往的卫星却是束手无策：二十年来，人类发射的各种航天器数量迅速增加，尤其是以SpaceX开创的廉价航天模式为代表，发射卫星成了一件很平常的事。更不用说Starlink雄心勃勃的全球通信计划，目前已经发射卫星3660颗，占到在近地轨道运行的卫星7300颗的一半还多。
这些白点都是新卫星。
图源：SATELLITEMAP.SPACE
这些排列整齐的卫星阵列，有时候在地面上用肉眼就能看到，更不用说是专业的观测设备了。即使是运行在距离地面500多公里轨道上的哈勃望远镜，受到这些卫星影响的概率在二十年内增加了50%。
这些白线就是卫星干扰留下的痕迹。
图源：EUROPEAN HUBBLE SCIENCE ARCHIVE/ESA
而对射电天文学家来说，人类活动制造的电磁污染同样令人头疼，从微波到可见光到γ射线，人类在所有电磁波频段上都在观测和监听宇宙，但是由于电磁噪声，从地球上测量频率低于100兆赫的宇宙无线电波非常困难。而电离层的存在更是地球本身给人类出的难题：任何低于30兆赫的电磁波都会被电离层吸收或折射，但是这些低频电磁波往往携带关于宇宙历史最初十亿年左右的信号——被称为“宇宙黎明”，这些信号的研究对于宇宙学和物理学的意义非常重大。
其实天文学家早就发现，有一个地方可以避开所有这些问题：月球背面。这是地月系统内电磁环境最干净的地方：几乎没有大气层，不存在云层和空气污染；由于永远背对地球，来自地球的可见光和其他频段的电磁波绝大部分都被遮挡了；更重要的是没有电离层，所有频段的电磁波都可能被观测到。在这里建设的无线电天文台可以自由地观察宇宙而不受干扰。
月球背面免受来自地球的干扰。
图源：NASA Goddard Space Flight Center
与卫星多到干扰观测一样，同样得益于航天技术的进步，以前天文学家只能幻想的计划，现在即将投入试验。由NASA和美国能源部资助的一台月球登陆器——LuSee-Night 将于2026年飞往月球背面，携带由4通道50 MHz奈奎斯特基带组成接收器系统和2个正交∼6米端到端电偶极子天线，预定的着陆点是“薛定谔盆地”。
图源：NASA 
其主要任务是研究频率最低的电磁波，从0—40Mhz不等。然而即便是在最干净的环境中，LuSee的宇宙黎明测量任务也是一个很大的挑战:早期宇宙信号比银河系在相同频率范围内产生的电磁波强度要弱10万倍以上，不用说其他的干扰源，航天器设备本身产生的电磁噪声就很麻烦。所有仪器运行所产生的电磁噪声都必须降到最低并且频谱稳定，以便后期研究人员可以按照记录的样本直接去除这种背景噪声。
图源：NASA 
但是这些措施仅限于登陆器本身，其他登陆月球的设备同样会带来干扰而且不好管理：预计未来十年，将有250次登月任务付诸实施，来自美国、欧洲、俄罗斯、韩国、中国、日本、印度、加拿大和阿联酋的航天机构和数量难以统计的私营公司，它们登陆月球的方式、设备、目标都不相同，甚至还有覆盖整个月球的卫星导航系统在规划中，而月球就那么大点地方。
据估计这一波“月球经济”价值超过100亿美元，但是对天文学家来说，想要躲清静的愿望可能又要落空了。虽然很多学者和管理机构试图推动一些国际协议来避免彼此干扰，例如由联合国和平利用外层空间委员会起草相关规则，但是很显然，就像气候协议、海洋公约等跨国协议所经历的一样，从多边会谈的文山会海中得到真正的成果可能比从海量数据中找到真正的信号还难。
参考文献：
1.https://bigthink.com/the-present/night-sky-night-pollution/
2.https://www.sciencenews.org/article/satellites-spacex-problem-space-pollution
3.https://www.nature.com/articles/d41586-023-00635-8
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