美发射碳监测卫星,美国地球观测卫星顺利入轨

美国地球观测卫星顺利入轨

美发射碳监测卫星 将显著提升人类对二氧化碳观测水平

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NPP从美国加利福尼亚州范登堡空间基地发射升空。图片来源:NASA

图片来源:NASA/JPL-Caltech

随着10月28日上午负责向国家海洋和大气管理局提供数据的一颗美国宇航局的人造卫星发射升空,气候和天气研究人员终于能够松一口气了。这颗名为“国家极地轨道运行环境卫星系统筹备项目”的人造卫星于当地时间凌晨2点48分从加利福尼亚州范登堡空军基地发射升空,打破了一连串失败的发射纪录——之前的两颗地球观测卫星均坠落地球。

本报讯 美国宇航局于7月2日宣布,该局当天成功发射了第一枚旨在绘制地球大气中二氧化碳分布图的探测器。在由于发射技术问题被拖延了1天后,斥资4.65亿美元的“轨道碳观测者2号”,于当地时间凌晨3点从加利福尼亚州范登堡空军基地顺利升空。

NPP携带了5部科学仪器,旨在帮助研究人员跟踪从臭氧层到冰盖的多种信息,并帮助他们开发出长期和短期的预报方法。它还应该对NOAA悬而未决的联合极地卫星系统所涉及的技术进行测试——该多航天器系统一直备受技术延误和预算问题的困扰。首枚JPSS航天器的发射最早也要到2016年或2017年,这一斥资120亿美元的项目已经得到了预算立法者的广泛审查。

NASA在电视直播中称,火箭发射升空后,到目前为止一切正常。OCO-2项目组则在官方推特“激动地”发帖说:“我上路啦!太空,我来啦!”

NOAA局长Jane Lubchenco警告说,克扣JPSS的资金将导致科学家只有较少的工具用以搜集重要的数据,并且她以NPP的发射作为一个契机谈到了对新卫星的需求。Lubchenco在一份声明中指出:“今年已经因为恶劣天气而被载入史册。通过NPP和下一代卫星系统改进数据的需求……从未像现在这样迫切。”

NASA称,OCO-2将成为美国第一个用于监测地球大气二氧化碳水平的航天器,该项目将为人类提供一个新的全球观测工具,这一工具将显著提升人类对二氧化碳的观测水平。该任务将提供迄今最详细的关于二氧化碳自然来源和地球表面从大气中吸收二氧化碳的信息,并研究这些“源”和“汇”在全球的分布情况以及未来变化趋势。

原本计划于2006年升空的NPP耗资15亿美元,代表了美国地球观测领域罕有的亮点。2009年,被NASA设计用来监测二氧化碳水平的轨道碳观测卫星在火箭失效后坠落地球,而发生在今年早些时候的另一起类似事故则摧毁了NASA的“荣誉”——一枚设计用来监测大气中的化学物质的卫星。

OCO-2的“秘密武器”是3台高分辨率光谱仪,科学家可以通过这些仪器估算大气中二氧化碳等物质的相对浓度,以实现对地球大气二氧化碳水平更精确、全面的测算,并对气候变化进行更准确的预测。

NPP预计至少能够工作5年。该卫星此行有两个主要目的,一是预测天气短期变化和极端天气情况;二是追踪大气层、火山灰、火灾和北极冰融等变化,帮助科学家开展气候变暖等长期研究。

研究人员将把OCO-2所获数据与通过地面观察站、飞机以及其他卫星所获数据结合分析,并把新数据引入计算机模型,以了解人类活动和自然界排放二氧化碳以及自然界吸收二氧化碳等方面情况的更完整信息。

(赵路 译自www.science.com,10月31日)

此次发射成功对NASA而言意味着一次救赎——早在2009年,该局就曾发射过一枚近乎完全相同的二氧化碳监测探测器,即最初的“轨道碳观测者”,但不幸以坠毁告终。那一次失败缘于运载火箭的技术故障,这几乎让为此准备了数载的大气二氧化碳研究人员悲痛欲绝。NASA的OCO-2项目主管Ralph Basilio之前曾在6月12日举行的一次吹风会上表示:“原始的OCO计划的完全损失让人心碎。”

《科学时报》 (2011-11-01 A4 国际)

然而希望并未就此终结:在OCO失事之后,日本宇宙航空研究开发机构同意与OCO科学团队分享来自其二氧化碳追踪卫星——于2009年1月发射升空的GOSAT——的数据。此举帮助NASA测试了将用来处理以及解释来自OCO-2的数据的算法。帕萨迪纳市加州理工学院大气科学家Paul Wennberg表示:“我们与日本的合作关系是非同一般的。”Wennberg曾帮助开发了一个使用GOSAT数据的地面监测站网络系统,并还将针对OCO-2进行类似的开发。

如果一切按计划进行,来自NASA探测器的数据将帮助研究人员追踪大气中二氧化碳的大的源头和沉积情况,以及一些人造来源,例如庞大的城市地区,甚至大型发电厂。

在距离地球表面705公里的近极地轨道上,OCO-2将利用一部光谱仪监测大气,即通过探测被温室气体分子反射的阳光确定大气中的二氧化碳水平。每一次测量的范围覆盖了从卫星到地球表面的一个空气柱,其足迹大约有3平方公里——这比GOSAT 85平方公里的足迹要小得多。并且OCO-2还将通过测量叶绿素在光合作用过程中产生的微弱荧光从而监控植物的碳吸收水平。

NASA计划共发射6颗类似的地球监测卫星,这种卫星每99分钟绕地球运行一周,6颗卫星可实现对地球的全面同步观测。OCO-2的设计工作年限为至少2年,是这一系列卫星的第一颗。

《中国科学报》 (2014-07-07 第2版 国际)

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