19991218日升空的地神号新型卫星正在地球上空705公里的空间轨道上运行,对地球广阔区域进行密切监测。从影响气候的云层、植被到阳光和气温乃至森林火灾和冰层覆盖情况都在它的视野之内,美国航空航天局(NASA) 的卫星观测计划将引导科学家密切关注地球,以期更好地预测其未来的诸多变化趋势——这一重大责任要求卫星具有前所未有的观察能力,人类活动正在加剧全球变化速度并且在一定程度上已经达到地质力量波及的影响范围。

  我们需要长期进行全球多种测量以便利用这些准确信息组合成计算机模拟图像,进而使我们有能力预测气候变迁。为实现这项目标,美国航空航天局的地球观测系统FOS计划工作组确认24种因素的互相作用在决定气候上发挥影响。这些主要因素包括入射阳光和其他形式的辐射能、各种温室气体的凝聚、冰雪、云层和大气悬浮尘粒的覆盖和分布状态,以及植被和其他地表特征的变化等。“地神号”地球观测卫星的使命旨在测定24种等特征中的16项。

  1988NASA所属地球系统科学委员会发布的一项报告,主张长期监测地球生态环境的重要迹象。该委员会强调,唯一可长期持续监测这些迹象的方法是采用卫星运载传感器才能从空间看清楚地球全貌。1991NASA初步拟定了地球观测系统蓝图,此后美国国会先后拨款74亿美元用于卫星设计并且决定于200110月实施这项计划。NASA 耗资13亿美元建成并于近期发射了“地神号”卫星,现在它成为EOS系统的新成员。

新一代遥控传感器

  19991218日,地神号地球观测卫星由火箭运载送入轨道,目前由NASA所属戈达德空间飞行控制中心的专家小组控制。“地神 号所运载的传感器是利用地面反射波沿途收集信息,这些被动式传感器工作起来与数字化摄像机十分相似。

  E0S地球观测系统除了几颗卫星外,还依靠两大组合系统发挥作用:信息贮存系统和信息识读系统。地球观测系统卫星传回地面的数字化信息——每周达数10兆字节,美国本土有4个中心贮存发自地神号”卫星的资料,并且提供给科学家和普通市民共同使用。

  EOS信息资料有广泛的市场需求。如显示海洋生物高产区的卫星图像照片,可以引导捕捞船队开赴鱼群密集区。类似的农田图像信息可帮助农业人员判断何处庄稼长势茂盛以及何时灌溉和施肥等提供帮助。

空间卫星观测系统日趋完善

  “地神号”以外还有3EOS观测卫星现已入轨运行,并正在测量地球气候及其他迹象,诸如太阳能量外泄变化以及大洋上空气流走向等情况。为作出准确的气候预测,科学家将需要跨越数10年的连续测量信息资料。

  综合“地神号”和其他EOS卫星的观测资料才有可能解释决定气候诸多方面的原因和影响。监测滥伐森林趋势如何与降雨和云层覆盖相互制约关系,将有助于研究人员评估丧失林木如何影响当地水资源循环。比较发自不同传感器类似观测资料,可以确认所有卫星监测仪器正在关注同样目标信号并且证明协调装置运行正常。研究人员还将卫星观测资料与设在地面、海上以及飞机上数10种其他仪器采集的资料进行比较,以便获取可靠的信息。

  整个气候评估过程需计算机运行数百小时才能完成。首幅4维空间地球图像照片可能要待下个冬季才能完成,然后科学家还需多年工作才能完成第一次全面的地球环境统计测定。地球气候系统是多种因素制约联系的复杂互动体系,“地神号”卫量主导的地球观测计划目前所能触及的只是地球表面现状。地球观测计划的许多重大贡献还有待创新研究和应用,并在以后的年代中逐步才能得到展现。

“地神号”地球观测卫星

  “地神号”卫星高3. 5米,长6. 8米,重达5190公斤。能源供给平均2530瓦。仪器传送资料平均速度达每秒18535千字节,设计寿命为6年。

  “地神号”卫星系由高增益天线、X波段广播天线、通讯舱、制导和控制舱、数据资料纪录舱以及太阳能阵列电池板组成。它运载的监测仪器有新式卫星热辐射和反射辐射计量仪ASTER、云系及地球辐射能量系统CERES、对流层污染测量仪MOPITT、多角度成像光谱辐射计量仪MISR和中等清晰度成像光谱辐射计量仪DODIS地神号” 地球观测卫星测量如下16种重要迹象: 1. 大气悬浮尘粒; 2. 大气温度; 3. 云系;4. 火灾;5. 冰川;6. 地面温度;7. 土地利用; 8. 自然灾害; 9. 海洋生产力; 10.  海洋温度;11. 污染; 12. 辐射; 13. 海冰; 14. 降雪; 15. 植被;16. 水蒸气。

  [ Scientific American 2000 年第4]