NASA准备在国际空间站再部署5个对地观测载荷

NASA准备在国际空间站部署地球科学载荷
2014-09-22
[据美国航天新闻网2014年9月11日报道] NASA在9月9日的简报中表示，尽管国际空间站（ISS）所处的轨道并不是NASA地球科学部通常的选择，但其作为搭载平台的便利性已经使NASA计划在未来4年安装5个新的对地观测载荷，而且在未来10年ISS计划结束寿命前，载荷数量可能增加多达5倍。
ISS项目首席科学家朱莉·罗宾逊（Julie Robinson）在简报期间表示，这5个载荷计划在2018年前安装，将使在空间站安装的载荷数量达到7个（之前已安装了2个载荷）。NASA其他研究中心的负责人也通过视频参与了这次简报活动。
这项计划将保持增加空间站上的对地观测设备。ISS按计划将运行到2020年，但美国政府希望能够延长至2024年，“直到25个额外站点完全部署”。
ISS所处轨道的倾角为51.6°，因此对地观测载荷将无法覆盖更高纬度的地区。这使得ISS无法作为北极或者南极的观测平台。ISS每三天可以经过相同的星下点，但在相同光照条件下进行观测则需要62天。地球科学部飞行任务副主管史蒂夫·沃尔兹（Steve Volz）表示，一个已经安装的载荷“获取大量数据需要更长的时间”，而太阳同步轨道卫星搭载的类似设备每圈轨道可以在相同的光照条件下观测轨道上的每一个点。
CATS（云-气溶胶运输系统）载荷的主要研究人员马太·麦吉尔（Matthew McGill）在接受航天新闻网（SpaceNews）采访时表示，ISS在运行过程中会“晃动”，因此除非“花费数百万美元增加稳定系统和星敏感器”，否则从空间站轨道获取分辨率优于1米的目标是不可能的。该载荷设备已计划在2014年12月由太空探索技术公司（SpaceX）的“龙”飞船搭载送入空间站。
沃尔兹表示，ISS的好处是其特有的轨道为科学家提供了在不同条件下观测地球南北51.6°纬度之间任何地点的一种方式而受地理限制的地球静止轨道卫星或者受时间限制的太阳同步轨道卫星无法进行观测。
“这展示了一种不同的景象”。例如，每日每时的土壤条件和风速变化，以及“植被反射光线的方式。从不同的角度观测，可以获得植被健康状况的不同景象”。
罗宾逊表示，“我们正在观察空间站作为地球科学平台的成熟度。”
尽管作为对地观测平台，ISS仍处于一个未成熟的阶段。空间站的首个地球科学载荷是2009年安装的一台超光谱成像仪，用于海岸观测。该载荷由海军研究办公室研制，随后NASA加以利用。NASA关注于可提供大约100个谱段信息的超光谱成像。通过比较，Landsat系列最新的Landsat-8卫星的2个成像载荷采用了11个谱段。
继超光谱成像仪之后的载荷是2012年发射的ISS环境研究与可视化系统（SERVIR）：通过高性能的数字相机，每秒可捕获3张地球图像，每张图像覆盖区域面积为19千米×11千米。
即将安装的5个载荷分别是：
· ISS快速散射计（RapidScat）——计划在9月19日由“龙”飞船发射，通过海风监测用于气象研究、天气预报和飓风监测；
· 云-气溶胶运输系统（CATS）——预计在12月初发射。该载荷是一个光学探测与测距系统，用于测量大气污染；
· 平流层气溶胶与气体试验-3（Stratospheric Aerosol and Gas Experiment 3，SAGE-3）——预计在2015年3月发射，将观测抵御太阳辐射的臭氧层；
· 闪光成像传感器（Lighting Imaging Sensor，LIS）——将在2016年发射，用于测量闪电的频率和事件。届时，NASA类似的热带降雨测量任务（TRMM）传感器将按计划终止任务，并随主体卫星再入地球大气层；
· 生态系统天基热辐射实验（Ecosystem Spaceborne Thermal Radiometer Experiment，ECOSTRESS）——2017年发射。该载荷为多光谱红外成像仪；
· 全球生态系统动态调查激光雷达（Global Ecosystem Dynamics Investigation Lidar，GEDI）——通过激光系统观测其他事件、热带地区的林冠覆盖（forest canopy）结构，以及北半球高纬度地区的冻土带。
沃尔兹表示，即使所有这些载荷表现出色，也不意味着将研制搭载于独立卫星的后续载荷。但“任何或者所有的这些载荷的成功演示验证能够一定程度上……影响决策，对于如何获得更加长期的测量。” （中国航天系统科学与工程研究院 陈建光）