卫星不是为永久使用而建造的,因此,美国宇航局的冰、云和陆地高程卫星(ICESat)上的第三个也是最后一个激光器在10月11日停止工作并不令人意外,它超出了其设计的任务寿命三年半。自2003年发射以来,ICESat一直是持续监测南极和格陵兰冰盖对全球海平面上升的贡献以及北冰洋海冰范围变薄的关键工具——这两者都比预计的发生得更快。
然而,ICESat的损失预示着美国宇航局日益衰弱的地球观测系统(EOS)的未来,该系统正当其最需要为气候变化的决策和政策提供信息时逐渐消亡。
今天,目前正在地球上进行气候观测的15颗卫星中,有14颗的寿命远超其设计寿命,只有海洋表面地形任务(OSTM)除外。
预计其中几颗卫星将在未来两年内“失灵”,这将剥夺科学家监测气候变化和核实国际协议所需的关键数据,而此时全球关键参与者正在达成共识,认为这些协议对世界人民和经济的未来健康至关重要。
十多年来,这些地球观测卫星提供了一些全球范围内的首次环境测量,包括极地冰质量的大规模变化。科学家们已经了解了海洋上升的速度和原因。他们还发现了飓风是如何形成、加强和减弱的。
地球观测卫星的计划替代品也不够充分。“冰桥”项目(ICE Bridge)使用各种飞机携带仪器,这是一种权宜之计,直到五年后ICESat的继任者发射为止,覆盖范围有限。因此,在ICESat 2进入轨道之前,对全球冰模式的连续测量将不会在2015年恢复。
美国宇航局戈达德太空飞行中心低温科学部门负责人、高级科学家托斯滕·马库斯表示:“如果我们没有连续的测量,我们基本上就会暂时闭上眼睛。”“我们必须继续进行这些时间序列观测,这一点至关重要。对于气候变化,卫星是真正从全球范围监测地球的唯一手段。根本没有其他方法。”
卫星图像用于各种气候研究,从识别导致西尼罗河病毒和霍乱等传染病出现的条件,到创建预测飓风的模型,再到区分风、水和阳光等自然资源。
科罗拉多大学博尔德分校环境科学合作研究所地球科学和观测中心主任、前美国宇航局科学家瓦利德·阿卜杜拉提解释说:“我们理解正在发生的事情以及地球如何运作的能力受到了损害。”“在过去的五年里,冰的变化方式是任何人都没有预测到的。当你结合连续测量时,你会得到完整的故事。如果采用我们现在这种零碎的方法,你得到的信息就会少得多。”
除了ICESat的故障和2009年2月轨道碳观测站发射失败之外,其他重要的EOS卫星也遇到了麻烦。QuikScat上的一个天线在11月停止工作。陆地卫星7号的扫描线校正器出现问题,导致数据出现缺口。
美国宇航局戈达德水圈和生物圈科学实验室的高级科学家康普顿·塔克说:“一旦陆地卫星7号完全失效,我们将无法获得陆地卫星观测数据,直到2013年陆地卫星的继任者计划发射为止。”塔克使用遥感技术研究植被和土地利用。“如果你想了解排放量,你需要了解土地利用和土地覆盖变化,尤其是在森林被砍伐并被草本植被取代的情况下。”
美国宇航局正在开发或研究未来七年内发射的七颗地球观测科学卫星
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尽管规模庞大,但一旦升空,这些卫星只能提供当今观测能力的一半。目前的EOS轨道飞行器是美国宇航局地球科学十年调查的结果,该调查优先考虑其研究任务。但阿卜杜拉提表示,即将进行的飞行大多是单仪器,其功能不如当前系统。例如,分别于1999年和2002年发射的泰拉卫星和阿夸卫星在其平台上携带了多种仪器,并且是美国宇航局发射过的最大的卫星,据马库斯说。
目前相当于地球观测站的消亡的主要原因是缺乏资金和规划。自2002年以来,美国宇航局的地球科学预算已被削减了25%。在明年,美国宇航局航天器上运行的传感器数量将比2006年的数字减少40%。阿卜杜拉提已敦促将地球科学预算每年增加5亿美元。
塔克说:“布什政府所做的就是,他们说让我们去火星,让我们忘记地球。10亿美元从地球科学预算中被转移出来,用于去火星和重返月球。我的意思是,这太疯狂了!”他还补充说,他支持太空探索,但希望不要以牺牲对地球进行卫星研究为代价。
塔克说,解决方案需要紧急规划。他同意其他科学家的观点,即美国必须开始与欧盟委员会和欧洲航天局以及印度、中国和日本的同行进行一系列会谈,以找到开发国际气候观测系统的方法。
此外,塔克敦促应制造仪器的副本。“第二或第三个副本的增量成本是第一个成本的15%,”塔克说,并补充说,最初为陆地卫星5号制造的仪器之一已经在轨道上运行了25年,是三单元生产运行中的第三个。“这东西能持续这么久并不奇怪。后续副本更容易制造,你可以进行简单的改进,使其使用寿命更长。”
目前,世界上所有的钱都无法让美国宇航局摆脱困境。需要提前规划,以防止重蹈这种可怕的覆辙。