美国国家航空航天局(NASA)与印度合作,发射首颗价值15亿美元的卫星

几天后,一颗新卫星将从钦奈附近的印度 Satish Dhawan 航天中心发射,该卫星几乎可以实时检测到地球表面精确到厘米的变化,无论一天中的时间或天气条件如何。

重近 3 吨,配备 12 米长的雷达天线,价值 15 亿美元NISAR 卫星将以前所未有的细节跟踪我们脚下的地面以及流经地面的水,为农民、气候科学家和自然灾害响应团队提供有价值的信息。

只有在条件合适时

几十年来,对地球进行成像的卫星一直是一种非常宝贵的科学工具。它们为许多应用程序提供了关键数据,例如天气预报和应急响应计划。他们还帮助科学家跟踪地球生态系统和气候的长期变化。

许多这些地球观测卫星需要反射的阳光来捕捉地球表面的图像。这意味着它们只能在白天和没有云层覆盖时捕获图像。

因此,这些卫星在云层非常普遍的地方(例如热带地区)或需要夜间影像时都会面临挑战。

NISAR 卫星 – 美国国家航天机构 (美国国家航空航天局 (NASA) 和印度 (印度空间研究组织) – 通过使用合成孔径雷达 (SAR) 技术拍摄地球图像来克服这些挑战。这项技术也为这颗卫星命名了。NISAR 代表 NASA-ISRO SAR。

那么什么是 SAR 技术呢?

SAR 技术是发明于 1951 年用于军事用途。SAR 卫星不是使用反射的阳光对地球表面进行被动成像,而是通过主动向地球表面发射雷达信号并检测反射信号来工作。将此视为使用闪光灯在暗室中拍照。

这意味着 SAR 卫星可以在白天和黑夜拍摄地球表面的图像。

由于雷达信号可以畅通无阻地穿过大多数云层和烟雾,因此 SAR 卫星还可以对地球表面进行成像,即使地球表面被云层、烟雾或灰烬覆盖。这在洪水、丛林大火或火山爆发等自然灾害期间尤其有价值。

雷达信号还可以穿透某些结构,例如茂密的植被。由于水会影响反射雷达信号的方式,因此它们可用于检测水的存在。

欧洲航天局 (European Space Agency) 在其最近的生物质任务.这可以对森林的 3D 结构进行成像。它还可以对地球森林中储存的生物量和碳量进行高度准确的测量。

新加坡遥感实验室地球观测站主任 Sang-Ho Yun 是使用 SAR 进行灾害管理的主要支持者。Yun 之前曾使用 SAR 数据来在数百种自然灾害中绘制受灾区域在过去的 15 年里,包括地震、洪水和台风。

NISAR 的 10 月 1 日启动六月 18将在很大程度上建立在这项早期工作的基础上。

NISAR 数据将用于创建类似于 2013 年秘鲁亚马逊丛林洪水易发地区的图像,该图像基于 NASA 的 UAVSAR 卫星数据。(美国宇航局/喷气推进实验室-加州理工学院)

监测地球的众多生态系统

NISAR 卫星已经开发了十多年,是有史以来最昂贵的地球成像卫星之一。

来自卫星的数据将在全球范围内免费和公开提供。它将每 12 天提供两次全球几乎所有陆地和冰面的高分辨率图像。

这在范围上类似于欧洲航天局的 Sentinel-1 SAR 卫星.然而,NISAR 将是第一颗使用两个互补雷达频率而不是一个互补雷达频率的 SAR 卫星,并且与 Sentinel-1 卫星相比,它能够生成更高分辨率的图像。与 Sentinel-1 相比,它还将对南极洲的覆盖范围更大,并将使用进一步渗透到植被中的雷达频率。

NISAR 卫星将用于监测森林生物量。它同时穿透植被和检测水的能力也使其能够准确绘制被淹没植被的地图。

这对于更深入地了解地球湿地非常重要,地球湿地是重要的生态系统,具有高水平的生物多样性和巨大的碳储存能力.

该卫星还将能够检测到地球表面高度几厘米甚至几毫米的变化,因为高度的变化会在反射的雷达信号中产生微小的变化。

NISAR 卫星将使用这项技术来跟踪大坝的沉降并绘制地下水位图(因为地下水会影响地球表面的高度)。它还将使用相同的技术来绘制地震、山体滑坡和火山活动造成的土地移动和破坏图。

这样的地图可以帮助灾难响应团队更好地了解损失这已经发生在灾区并计划他们的应对措施。

改善农业

NISAR 卫星还将用于农业应用,具有在所有天气条件下以高分辨率估计土壤水分含量的独特能力。

这对于农业应用很有价值,因为这些数据可用于确定何时灌溉以确保植被健康,并有可能提高用水效率和作物产量。

NISAR 任务的其他主要应用将包括跟踪地球冰盖和冰川的流动、监测海岸侵蚀和跟踪石油泄漏。

我们可以期待看到这项雄心勃勃的卫星任务为科学和社会带来许多好处。

史蒂夫·皮特里, 地球观测研究员 ,斯威本科技大学

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