想象一下，通过谷歌地图或其他在线地图工具来放大几小时或几天前通过高分辨率卫星拍摄的地球图像――即一颗小型成像卫星捕捉到的地球上的任何变化，从农作物、森林、野生动物到城市扩张和自然灾害――这一切都将被定格在精确的时间范围之内。
Skybox Imaging公司计划发射24颗高分辨率微型人造卫星群
借助成群的小型成像卫星，位于加州旧金山的行星实验室公司计划发射28颗微卫星，每颗卫星大小如同一个烤面包机，重量约为5公斤，能够提供分辨率为3～5米的图像。届时，研究人员能够每天多次审视和拍摄地球的照片――其拍摄频率比目前的地球观测卫星高很多。
而位于加州帕洛阿尔托市的Skybox Imaging公司，正计划发射24颗小卫星群，每颗卫星重约100公斤，可提供分辨率为1米或更好的图像（其设备或给出地球近实时的高分辨率视频）。去年11月21日和今年1月8日，Skybox Imaging公司分别发射了其中的2颗卫星，其余的卫星将在2015年～2017年间发射。
在未来的日子里，首次被固定在国际空间站舱体上的一个32厘米孔径的摄像机将径直指向地球，以近乎实时地在网络上呈现出地球的高清晰彩色视频。该摄像机由加拿大的UrtheCast公司生产，已于去年12月2日随“联盟号”火箭运往国际空间站。UrtheCast是首次旨在从太空提供地球最新视频片段的两个公司之一，另一个是Skybox Imaging公司――通过各自分辨率约为1米的图像，足以能清晰地看到地面移动的车辆、拥挤的人流以及成群的动物等画面。
去年12月27日，宇航员在太空中把UrtheCast公司生产的摄像机安装在国际空间站上的“星辰”号服务舱的舱体上，同时还安装了由卢瑟福阿普尔顿实验室生产的多光谱相机。后者可提供分辨率约为5米的静态图像。然而，这些设备由于动力问题被暂时拆卸，现在这些问题已经解决，估计很快被重新安装。而Skybox Imaging公司，已经公开了去年11月发射的第一颗卫星所拍摄的视频。
视频监控地球
以商业运作为目标，这两家公司希望对诸如交通监控、港口管理等相关需求机构提供服务。UrtheCast公司在其网站上公开了其拍摄的视频，希望通过点击率来吸引大众对该网站的兴趣。UrtheCast公司首席执行官斯科特·拉森（Scott Larson）说，你可以想象一下，当人们在第一时间看到诸如福岛核灾难这样的空间视频时，其场景是多么的凄惨。
在空间视频的其他应用上，诸如监测洪水、震后地带和其他自然灾害，包括人道主义救助方面，UrtheCast公司将通过推进与联合国卫星应用服务项目（UNOSAT）达成的协议，向联合国以及其他参与救援和开发运营的组织提供卫星图像。
至于空间视频在火山爆发、森林火灾、飓风以及野生动物迁徙的具体应用上，其潜能目前尚不清楚，但拉森预测：“或许人们会通过其他我们还没有想到的方法来使用这些工具。”诸如，与高空无人机提供相同位置的连续视频片断相比，小型成像卫星在近地轨道上的时速为每小时上千公里，有些画面将不可避免地转瞬即逝，难以保存完整视频片段。
为此，这两家公司打算通过可操纵的摄像机来锁定他们想要的目标，即每个位置能获得60～90秒的视频序列。这些努力可能预示着未来成像技术的巨大变化。传统的成像卫星，其大小如同一辆面包车并重达几吨，需要耗资数百万美元建造和发射（见上图）。而部分拥有少于20颗人造卫星的运营商，主要服务于特定的客户（最大客户是政府，尤其是情报机构和军队），其价格让许多其他的潜在用户望而却步。
相比之下，成群的小型成像卫星持续在拍摄其运行过程中所“看到”的一切，并根据不同的纬度可以从几小时到几天越过地球上的同一个点。伴随着技术的创新，空间实时成像的成本有望下降，UrtheCast公司希望，能提供大幅折扣的图像，甚至免费提供给学者和非政府机构。拉森说，便宜的成像会导致近实时地球观测数据的“民主化”。
为了降低成本，行星实验室和Skybox Imaging公司采用了一些来自于汽车、智能手机以及其他消费产业的现成技术――包括低成本的电子产品，以及来自于高端数码相机的传感器技术。行星实验室首席执行官威尔·马歇尔（Will Marshall）说，利用这些现成的技术，不仅可以加快小型卫星发展的速度，同时也能降低卫星的发射成本。
期待不断更新
由于大部分小型成像卫星仍处在装配或发射阶段，科学家们还没有充分评估图像的质量。一般而言，空间分辨率为1～5米的卫星其拍摄精度要高于大部分的科学卫星。例如，美国宇航局（NASA）的地球观测主力――地球资源观测卫星――根据不同的光谱频率有着15～100米的分辨率，在可见光范围有着30米的分辨率。
尽管中等分辨率的成像能够满足许多用途，但更高的分辨率可以提供一些更清晰的成像。Skybox Imaging公司的产品主管丹·勃肯斯托克（Dan Berkenstock）指出，去年11月的一项研究发现，通过地球资源观测卫星得到的中等分辨率图像，大大低估了刚果民主共和国发生的森林消失情况。
精细农业――通过使用遥感技术来帮助农场管理的一种方法――也将从中受益，勃肯斯托克说道。因为这项技术能够预测作物的产量和健康水平，可以适时对作物进行施肥或灌溉，但是，目前这超出了许多农民的能力范围。
地球资源观测卫星科学小组成员之一、加拿大林业服务部的迈克·沃尔德（Mike Wulder）说，在定量科学分析中，空间分辨率仅仅是其中的一部分，而良好的光谱和辐射分辨率（分别是波长和辐射检测到的差异）也是必不可少的。“这些微型卫星不应被期待能够提供高精度地球数据，”他说，“至少目前它们难以形成有竞争力的绝对优势。”
斯坦福大学卡内基研究所的地球科学家格雷格·阿斯纳（Greg Asner）认为，数据的科学价值将从根本上依赖其质量问题――从众多卫星中把这些重复频繁的图像拼接在一起将是极具挑战性的。尽管如此，他仍然期待着有不断更新的鲜活图像。“这几乎就像每天更新的谷歌地图一样。”
资料来源 Nature
责任编辑 则 鸣