对于美国国家海洋和大气管理局国家气候数据中心的科学家杰夫·普里维特来说，2011年不是一个好年头。
普里维特的工作内容之一是跟踪卫星上的气候传感器，他关注的气候传感器项目之一正面临问题。
这个传感器目前安装在一个名为 SORCE 的卫星任务上，它跟踪来自太阳的多少能量到达地球大气层的顶部，这个量被称为总太阳辐照度。气候科学家需要监测总太阳辐照度，因为这种能量数量的变化可能会影响地球的气候。
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普里维特说：“太阳是地球系统的主要能量输入。如果我们不测量太阳……就不可能了解气候变化和变异。”
SORCE 于 2003 年发射，现在已是强弩之末。即使在 2011 年，像普里维特这样的科学家也渴望它的替代卫星能够启动并运行。
但在 2011 年春天，一颗名为“荣耀”（Glory）的卫星发射失败，“荣耀”携带了最新版本的太阳辐照度传感器，坠入了太平洋，传感器也随之沉没。
这并不是普里维特唯一的问题。在“荣耀”之后，下一颗计划携带总太阳辐照度传感器的卫星是国家极地轨道运行环境卫星系统（NPOESS）的一部分，该系统预算超支，从未完成，并于 2010 年被取消。
而为了取代 NPOESS 而制定的项目，即联合极地卫星系统（JPSS），距离发射太阳辐照度传感器还需要数年时间。
普里维特说：“由于 JPSS 的延误，我们让一个[总太阳辐照度]仪器启动并运行以与 SORCE 重叠的能力成了一个巨大的问题。我们不知道该怎么办。”
最后一刻的即兴发挥
如果 SORCE 在另一个类似的仪器启动并运行之前停止工作，科学家们就会面临一个大问题。
为了确保其正常工作，必须将新仪器的测量结果与现有仪器的测量结果进行比较，而两者都处于轨道上。特别是由于太阳辐照度的变化非常小，这是科学家确保获得准确数据的最佳方法。如有必要，他们可以调整新仪器。
如果没有仪器的重叠，就没有好的方法来测试新的传感器。在 2011 年，普里维特和该领域的其他人看来，随着 SORCE 在太空中独自慢慢衰变，35 年的连续数据可能会终结。
然而，在 2012 年初，普里维特的运气发生了变化。事实证明，空军在计划于 2013 年秋季发射的一颗卫星上有一些额外的空间。现在，美国国家海洋和大气管理局只需要一个备用传感器。
格雷格·科波加入了进来。科波是科罗拉多大学大气与空间物理实验室的高级研究科学家。他的实验室制造了 SORCE 上的传感器，并拥有另一个他认为可以安装在空军卫星上的传感器。
普里维特说：“因此，他们做了一项非常快速的工程研究，到去年春天末，他们意识到，从理论上讲，这似乎是可行的。”
按照卫星仪器采购和发射的标准来看，这是一个闪电般的快速过渡。普里维特称之为“非凡”。
一旦发射，这个传感器应该在 SORCE 传感器和计划于 2017 年发射的极地卫星上的后续传感器之间架起一座桥梁。然而，尽管普里维特和其他担心太阳传感器的科学家们理所当然地感到欣慰，但在许多方面，这场高潮迭起的传奇更像是一个警示故事，而不是一个庆祝故事。
风险业务变得更加冒险
大型卫星项目，至少在最近的历史中，一直受到长期延误和预算超支的困扰。这些问题不仅威胁到太阳气候数据记录的连续性，还威胁到许多其他基于卫星的监测系统，这些系统在人类了解地球及其天气和气候如何运作方面发挥着关键作用。
科波说：“如果我国的航天器项目负责提供需要连续性的重要长期记录，那么维持计划进度至关重要。”
美国宇航局喷气推进实验室气候科学中心主任格雷姆·斯蒂芬斯主持了一个国家科学院委员会，该委员会评估了美国国家海洋和大气管理局计划如何弥合其太阳辐照度传感器之间的差距。
斯蒂芬斯说：“连续不断地监测整个地球气候系统是根本性的。” 然而，他补充说，美国在这方面的历史做法是“零碎的”和“临时性的”。
观察人士表示，许多卫星正接近其寿命的尽头，而建造用来替代它们的卫星却很少。
今年 2 月，政府问责局警告说，由于 NPOESS 的失败，气象卫星数据即将出现缺口，并将气象卫星系统列入其高风险清单。
尽管美国地质调查局运营的监测地球表面变化的 Landsat 8 卫星最近成功发射，但一项后续任务（需要数年时间才能建造）尚未在进行中。周四，美国国家研究委员会发布了一份报告，称当前的 管理实践和“混乱的规划支持的历史模式”使得该项目的任务不可持续。
斯蒂芬斯补充说：“我们没有真正协调或有远见的方法来长期监测气候系统。”
太空中的一次关键翻转
新的太阳辐照度传感器的工作方式中的一个怪癖说明了最后一刻拼凑解决方案是如何导致不完美的结果的。
该仪器被称为 TSI 校准转移实验（缩写 TCTE 发音为“tecate”），它必须面向太阳才能测量太阳辐照度。
然而，搭载它的空军 STPSat-3 卫星上布满了其他朝向地球的传感器。因此，每周一次，卫星会翻转过来，面向太阳整整一个轨道，捕捉太阳辐照度。
每周一次的读数不如连续读数好。但它们足以保持一致的记录，直到全职传感器在 2017 年左右启动。
在预算削减时期，航空航天业的一些人正在争论改变整个卫星规划和采购流程，转向更小、更灵活的系统。
科罗拉多州的科波曾建造过小型、单用途的卫星来监测太阳辐照度，他认为这种方法可能是一条可行的前进道路。
他说：“为了可靠地监测影响地球气候的长期输入，与‘无所不能’的航天器项目相比，小型专用任务在成本和进度方面具有巨大优势。”
但美国宇航局的斯蒂芬斯指出，无论卫星大小，国家仍然需要一个计划来监测地球。否则，还会出现像太阳传感器这样的情况。
斯蒂芬斯说：“归根结底，需要制定一种连贯的战略，包括大型系统、小型系统、迷你系统和微型系统——整个投资组合。而我们没有做到这一点。”
转载自 Climatewire，经环境与能源出版有限责任公司许可。www.eenews.net，202-628-6500