仰望星空的一群人對宇宙充滿了好奇，在晚上，閃耀的群星和月亮令人非常著迷。隨著文明的發展，城市的夜空越來越明亮，他們不得不鑽進人跡罕至的深山老林來減少干擾。但是當地球軌道上數以千計人造物體開始愈加頻繁的划過鏡頭，而天量的電磁波通訊信號也開始擾亂所有頻段上的觀測信號，他們必須有更好的辦法才能繼續這項偉大的事業。
這麼亮的銀河系和月亮，您見過嗎？
圖源：© Nicholas Buer/Corbis
古人的夜生活是單調的，昂貴的照明費用讓大部分人日落而息。在那時觀看星空是幸福的，在一片寂靜和黑暗中，好像除了頭頂的絢爛別無他物。但是人類畢竟掌握了新的能源，它帶來的光污染和空氣污染迅速遮蔽了大部分微弱的星光，尤其是2011年LED燈開始鋪滿城市。一項研究顯示，十年來城市的天空平均每年變亮9.6%，現在的夜空整體上比十年前亮了一倍還多，與此相對的則是，能看到的星星迅速減少。
猶他州奧勒姆市附近拍攝的獵戶座附近星空對比圖，間隔十年。
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為了躲避這些干擾，天文台、望遠鏡等設施都建在遠離城市的山頂或原野上。南美國家智利是公認的最佳觀星區之一，這裡降水稀少，常年無雲，空氣的能見度極高，於是這裡成為天文台最密集的地區。
智利拉塞雷納拉斯坎帕納斯天文台的望遠鏡圓頂的外部
圖源：© Roger Ressmeyer/CORBIS
建立在智利的天文台，躲開了光污染，躲開了雲層和空氣污染，但是面對頭頂上來來往往的衛星卻是束手無策：二十年來，人類發射的各種太空飛行器數量迅速增加，尤其是以SpaceX開創的廉價航天模式為代表，發射衛星成了一件很平常的事。更不用說Starlink雄心勃勃的全球通信計劃，目前已經發射衛星3660顆，占到在近地軌道運行的衛星7300顆的一半還多。
這些白點都是新衛星。
圖源：SATELLITEMAP.SPACE
這些排列整齊的衛星陣列，有時候在地面上用肉眼就能看到，更不用說是專業的觀測設備了。即使是運行在距離地面500多公里軌道上的哈勃望遠鏡，受到這些衛星影響的概率在二十年內增加了50%。
這些白線就是衛星干擾留下的痕跡。
圖源：EUROPEAN HUBBLE SCIENCE ARCHIVE/ESA
而對射電天文學家來說，人類活動製造的電磁污染同樣令人頭疼，從微波到可見光到γ射線，人類在所有電磁波頻段上都在觀測和監聽宇宙，但是由於電磁噪聲，從地球上測量頻率低於100兆赫的宇宙無線電波非常困難。而電離層的存在更是地球本身給人類出的難題：任何低於30兆赫的電磁波都會被電離層吸收或折射，但是這些低頻電磁波往往攜帶關於宇宙歷史最初十億年左右的信號——被稱為「宇宙黎明」，這些信號的研究對於宇宙學和物理學的意義非常重大。
其實天文學家早就發現，有一個地方可以避開所有這些問題：月球背面。這是地月系統內電磁環境最乾淨的地方：幾乎沒有大氣層，不存在雲層和空氣污染；由於永遠背對地球，來自地球的可見光和其他頻段的電磁波絕大部分都被遮擋了；更重要的是沒有電離層，所有頻段的電磁波都可能被觀測到。在這裡建設的無線電天文台可以自由地觀察宇宙而不受干擾。
月球背面免受來自地球的干擾。
圖源：NASA Goddard Space Flight Center
與衛星多到干擾觀測一樣，同樣得益於航天技術的進步，以前天文學家只能幻想的計劃，現在即將投入試驗。由NASA和美國能源部資助的一台月球登陸器——LuSee-Night 將於2026年飛往月球背面，攜帶由4通道50 MHz奈奎斯特基帶組成接收器系統和2個正交∼6米端到端電偶極子天線，預定的著陸點是「薛丁格盆地」。
圖源：NASA
其主要任務是研究頻率最低的電磁波，從0—40Mhz不等。然而即便是在最乾淨的環境中，LuSee的宇宙黎明測量任務也是一個很大的挑戰:早期宇宙信號比銀河系在相同頻率範圍內產生的電磁波強度要弱10萬倍以上，不用說其他的干擾源，太空飛行器設備本身產生的電磁噪聲就很麻煩。所有儀器運行所產生的電磁噪聲都必須降到最低並且頻譜穩定，以便後期研究人員可以按照記錄的樣本直接去除這種背景噪聲。
圖源：NASA
但是這些措施僅限於登陸器本身，其他登陸月球的設備同樣會帶來干擾而且不好管理：預計未來十年，將有250次登月任務付諸實施，來自美國、歐洲、俄羅斯、韓國、中國、日本、印度、加拿大和阿聯的航天機構和數量難以統計的私營公司，它們登陸月球的方式、設備、目標都不相同，甚至還有覆蓋整個月球的衛星導航系統在規劃中，而月球就那麼大點地方。
據估計這一波「月球經濟」價值超過100億美元，但是對天文學家來說，想要躲清靜的願望可能又要落空了。雖然很多學者和管理機構試圖推動一些國際協議來避免彼此干擾，例如由聯合國和平利用外層空間委員會起草相關規則，但是很顯然，就像氣候協議、海洋公約等跨國協議所經歷的一樣，從多邊會談的文山會海中得到真正的成果可能比從海量數據中找到真正的信號還難。
參考文獻：
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