NASA 的 Glory 卫星于上周五坠毁,时机再糟糕不过了。
这次事件对气候科学以及该航天机构重建因多年预算紧缩而削弱的地球观测计划的努力来说是一个打击。与此同时,国会山正在进行一场旷日持久的支出争夺战,科学机构已成为众议院共和党人预算削减的主要目标。
据 NASA 称,Glory 卫星的运载火箭——金牛座 XL 火箭——出现问题,导致这颗气候探测器于上周五清晨坠入太平洋。该机构已开始对此事展开调查,预计将耗时数月,以查明故障原因(Greenwire,3 月 4 日)。
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初步数据显示,火箭的整流罩(一种旨在在 Glory 号穿越地球大气层期间保护它的鼻锥)没有按预期分离。两年前,类似的问题导致了另一颗 NASA 气候卫星——轨道碳观测站 (OCO) 的坠毁。
这两颗卫星都被认为是 NASA 地球观测计划的关键任务,近年来,随着该机构追求新的太空探索项目,例如拟议中的火星任务和设计航天飞机的替代品,该计划陷入困境。
NASA 气候科学家加文·施密特上周五在博客 RealClimate 上一篇探讨 Glory 卫星坠毁后果的帖子中写道:“在太空工作是困难、昂贵且有风险的。”“我们不能认为这是理所当然的,但我们比以往任何时候都更需要这些信息。”
2007 年,国家科学院警告说,在经历了多轮预算削减之后,美国在地球观测方面的能力“面临巨大风险”。该科学院表示,美国监测恶劣天气、淡水短缺和气候变化的能力都取决于增加 NASA 的地球科学预算。
国家科学院分析报告的联合主席里克·安特斯表示,Glory 卫星和轨道碳观测站的损失将使重建这种能力变得更加困难。
安特斯是大学大气研究公司总裁,他说:“当该调查报告出炉时,我们预计 OCO 和 Glory 卫星能够发射升空,并成为地球观测的基础。”
他说,NASA 决定建造和发射一颗失败的轨道碳观测站的副本,已经从其他关键的地球和气候卫星任务中抽走了资金,而 Glory 卫星的损失可能会加剧这个问题。
安特斯说:“鉴于华盛顿目前的预算环境,许多科学领域都面临风险,情况一点都不好。”“我们真的需要 Glory 卫星取得成功。……我认为你无法粉饰太平。”
需要测量太阳对气候的影响
Glory 卫星携带了两台仪器,科学家们希望这些仪器能够提高气候模型的准确性(ClimateWire,1 月 25 日)。
其中一台仪器,即总辐照度监测仪 (TIM),旨在延长对太阳能量输出波动的 32 年记录。这些波动可能会长期影响地球气候。例如,到达地球的太阳量有助于确定温室气体捕获在地球大气层中的能量。
专家表示,Glory 卫星的坠毁可能会在该长达数十年的记录中造成空白。雪上加霜的是,Glory 卫星的 TIM 比它旨在取代的仪器精确三倍。较旧的 TIM 正在 NASA 的 SORCE 卫星上运行,该卫星已在太空运行八年。SORCE 卫星的设计寿命仅为两年半,其电池现在正在失效。
安特斯在谈到 Glory 卫星时说:“我认为这是一个重大损失。”“如果我们不知道太阳随时间的变化情况,如果我们不知道到达大气层顶部的能量量,那么我们在理解气候和太阳对气候的影响方面真的会束手束脚。”
科罗拉多大学博尔德实验室的科学家格雷格·科普开发了 TIM 仪器,他说他也“非常担心能否以气候科学所需的良好稳定性和准确性来维持现有的 32 年[太阳能]记录”。
专家表示,NASA 至少有三种选择可以避免潜在的数据空白。科普说,该机构可以组装备件,制造新版本的 TIM,并在已在建造中的卫星上搭载一台替代仪器。如果 NASA 能够找到一个探测器来搭载 TIM 替代品,那么可以在不到两年的时间内完成这项工作。
与此同时,科罗拉多大学实验室的另一位科学家埃里克·理查德表示,NASA 可以选择加速其计划中的旨在取代 Glory 卫星 TIM 的仪器的发射。理查德说,他的实验室将在 2012 年底前完成该仪器的制造,尽管预计要到 2015 年才会将其送入太空。“由于 Glory 卫星的失败发生得早,可能会有很多调整,”他说。
与此同时,理查德和他的同事于上周五提交了文件,将 SORCE 卫星的运行寿命从 2012 年延长至 2014 年。理查德说,随着 Glory 卫星的消失,NASA 可能会选择关闭 SORCE 卫星的仪器,但用于测量太阳能的 TIM 除外。
这可以保持 SORCE 卫星的仪器运行,并与来自新的欧洲太阳能测量卫星 PICARD 的数据实现足够的重叠,以避免数据空白。但这并不是确定的事情。负责 PICARD 卫星的法国团队于 2010 年 6 月发射了该卫星,但仍未发布该卫星太阳能监测器的数据。至于 SORCE 卫星,“再运行两年是一个乐观的计划,”理查德说。“与所有这些旧卫星一样,你永远不知道会发生什么。”
气溶胶之谜仍在继续
Glory 卫星还携带了一台仪器,用于测量称为气溶胶的微小颗粒如何影响地球气候。
不同类型的气溶胶在大气中的行为方式不同。有些反射阳光,使气候变冷,而另一些则吸收太阳的热量,使气候变暖。气溶胶还会通过影响云的行为和降水模式来间接影响气候。
Glory 卫星的气溶胶偏振传感器将使研究人员能够区分大气中不同气溶胶的类型和数量,这是现有仪器无法做到的。这一点至关重要,因为科学家们认为,气溶胶对气候的影响大致相当于温室气体的影响,但这种估计的误差幅度很大——“至少是两倍,如果不是更多的话,”斯克里普斯海洋研究所的 V. 拉马纳坦说。
拉马纳坦说,Glory 卫星的 APS 的损失将影响他正在进行的确定一种气溶胶(即黑碳)的气候影响的工作,黑碳是由燃烧化石燃料和生物燃料(如木材和粪便)产生的。
黑碳微粒是强效但寿命短暂的增温剂。它们吸收阳光的热量,使周围的空气变暖,当它们从大气中落到冰雪上时,会加速融化。随着政策制定者越来越关注削减黑碳以帮助限制气候变化的严重程度,“Glory 卫星的仪器真的会将我们带入下一个阶段,以解决争论,并更好地量化它,”拉马纳坦说。
这位科学家说,他还计划在明年秋季进行一项实验时使用来自 Glory 卫星的数据,该实验旨在研究尘埃沉积物如何影响科罗拉多州落基山脉每年的春季融雪。
NASA 喷气推进实验室的积雪水文学家汤姆·潘特最近的实地研究表明,不良农业措施产生的尘埃正在导致为科罗拉多河供水的积雪提前融化,并减少了到达河流的水量。
拉马纳坦和潘特计划明年秋季在落基山脉 4 平方英里的区域内放飞三架配备气溶胶监测传感器的无人机。科学家们认为,通过将无人机收集的数据与 Glory 卫星气溶胶传感器的数据进行比较,他们将能够将分析范围扩大到整个落基山脉。
拉马纳坦说:“我们将获得区域性的图景。”“现在,我们不会了。我们将只有局部的图景。我真的很沮丧。”
林堡的理论
然而,对 Glory 卫星坠毁事件发表意见的并非只有科学家。
保守派评论员拉什·林堡在他的周五广播节目中也加入了进来。林堡说,Glory 卫星发射失败证明 NASA 内部存在一个“政权”,旨在压制有关气候变化原因的信息。
林堡说:“这是第二次此类坠毁事件,是 NASA 卫星第二次未能进入轨道以测量全球变暖相关的东西。”“现在,我对这件事有一个理论。我有一个理论。好吧,他们现在可以继续撒谎,而无需直接的、可反驳的证据证明他们正在散布谎言。”
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