NASA 的 Glory 衛星於上週五墜毀,時機再糟糕不過了。
這次事件對氣候科學以及該航天機構重建因多年預算緊縮而削弱的地球觀測計劃的努力來說是一個打擊。與此同時,國會山正在進行一場曠日持久的支出爭奪戰,科學機構已成為眾議院共和黨人預算削減的主要目標。
據 NASA 稱,Glory 衛星的運載火箭——金牛座 XL 火箭——出現問題,導致這顆氣候探測器於上週五清晨墜入太平洋。該機構已開始對此事展開調查,預計將耗時數月,以查明故障原因(Greenwire,3 月 4 日)。
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初步資料顯示,火箭的整流罩(一種旨在在 Glory 號穿越地球大氣層期間保護它的鼻錐)沒有按預期分離。兩年前,類似的問題導致了另一顆 NASA 氣候衛星——軌道碳觀測站 (OCO) 的墜毀。
這兩顆衛星都被認為是 NASA 地球觀測計劃的關鍵任務,近年來,隨著該機構追求新的太空探索專案,例如擬議中的火星任務和設計太空梭的替代品,該計劃陷入困境。
NASA 氣候科學家加文·施密特上週五在部落格 RealClimate 上一篇探討 Glory 衛星墜毀後果的帖子中寫道:“在太空工作是困難、昂貴且有風險的。”“我們不能認為這是理所當然的,但我們比以往任何時候都更需要這些資訊。”
2007 年,國家科學院警告說,在經歷了多輪預算削減之後,美國在地球觀測方面的能力“面臨巨大風險”。該科學院表示,美國監測惡劣天氣、淡水短缺和氣候變化的能力都取決於增加 NASA 的地球科學預算。
國家科學院分析報告的聯合主席裡克·安特斯表示,Glory 衛星和軌道碳觀測站的損失將使重建這種能力變得更加困難。
安特斯是大學大氣研究公司總裁,他說:“當該調查報告出爐時,我們預計 OCO 和 Glory 衛星能夠發射升空,併成為地球觀測的基礎。”
他說,NASA 決定建造和發射一顆失敗的軌道碳觀測站的副本,已經從其他關鍵的地球和氣候衛星任務中抽走了資金,而 Glory 衛星的損失可能會加劇這個問題。
安特斯說:“鑑於華盛頓目前的預算環境,許多科學領域都面臨風險,情況一點都不好。”“我們真的需要 Glory 衛星取得成功。……我認為你無法粉飾太平。”
需要測量太陽對氣候的影響
Glory 衛星攜帶了兩臺儀器,科學家們希望這些儀器能夠提高氣候模型的準確性(ClimateWire,1 月 25 日)。
其中一臺儀器,即總輻照度監測儀 (TIM),旨在延長對太陽能量輸出波動的 32 年記錄。這些波動可能會長期影響地球氣候。例如,到達地球的太陽量有助於確定溫室氣體捕獲在地球大氣層中的能量。
專家表示,Glory 衛星的墜毀可能會在該長達數十年的記錄中造成空白。雪上加霜的是,Glory 衛星的 TIM 比它旨在取代的儀器精確三倍。較舊的 TIM 正在 NASA 的 SORCE 衛星上執行,該衛星已在太空執行八年。SORCE 衛星的設計壽命僅為兩年半,其電池現在正在失效。
安特斯在談到 Glory 衛星時說:“我認為這是一個重大損失。”“如果我們不知道太陽隨時間的變化情況,如果我們不知道到達大氣層頂部的能量量,那麼我們在理解氣候和太陽對氣候的影響方面真的會束手束腳。”
科羅拉多大學博爾德實驗室的科學家格雷格·科普開發了 TIM 儀器,他說他也“非常擔心能否以氣候科學所需的良好穩定性和準確性來維持現有的 32 年[太陽能]記錄”。
專家表示,NASA 至少有三種選擇可以避免潛在的資料空白。科普說,該機構可以組裝備件,製造新版本的 TIM,並在已在建造中的衛星上搭載一臺替代儀器。如果 NASA 能夠找到一個探測器來搭載 TIM 替代品,那麼可以在不到兩年的時間內完成這項工作。
與此同時,科羅拉多大學實驗室的另一位科學家埃裡克·理查德表示,NASA 可以選擇加速其計劃中的旨在取代 Glory 衛星 TIM 的儀器的發射。理查德說,他的實驗室將在 2012 年底前完成該儀器的製造,儘管預計要到 2015 年才會將其送入太空。“由於 Glory 衛星的失敗發生得早,可能會有很多調整,”他說。
與此同時,理查德和他的同事於上週五提交了檔案,將 SORCE 衛星的執行壽命從 2012 年延長至 2014 年。理查德說,隨著 Glory 衛星的消失,NASA 可能會選擇關閉 SORCE 衛星的儀器,但用於測量太陽能的 TIM 除外。
這可以保持 SORCE 衛星的儀器執行,並與來自新的歐洲太陽能測量衛星 PICARD 的資料實現足夠的重疊,以避免資料空白。但這並不是確定的事情。負責 PICARD 衛星的法國團隊於 2010 年 6 月發射了該衛星,但仍未釋出該衛星太陽能監測器的資料。至於 SORCE 衛星,“再執行兩年是一個樂觀的計劃,”理查德說。“與所有這些舊衛星一樣,你永遠不知道會發生什麼。”
氣溶膠之謎仍在繼續
Glory 衛星還攜帶了一臺儀器,用於測量稱為氣溶膠的微小顆粒如何影響地球氣候。
不同型別的氣溶膠在大氣中的行為方式不同。有些反射陽光,使氣候變冷,而另一些則吸收太陽的熱量,使氣候變暖。氣溶膠還會透過影響雲的行為和降水模式來間接影響氣候。
Glory 衛星的氣溶膠偏振感測器將使研究人員能夠區分大氣中不同氣溶膠的型別和數量,這是現有儀器無法做到的。這一點至關重要,因為科學家們認為,氣溶膠對氣候的影響大致相當於溫室氣體的影響,但這種估計的誤差幅度很大——“至少是兩倍,如果不是更多的話,”斯克裡普斯海洋研究所的 V. 拉馬納坦說。
拉馬納坦說,Glory 衛星的 APS 的損失將影響他正在進行的確定一種氣溶膠(即黑碳)的氣候影響的工作,黑碳是由燃燒化石燃料和生物燃料(如木材和糞便)產生的。
黑碳微粒是強效但壽命短暫的增溫劑。它們吸收陽光的熱量,使周圍的空氣變暖,當它們從大氣中落到冰雪上時,會加速融化。隨著政策制定者越來越關注削減黑碳以幫助限制氣候變化的嚴重程度,“Glory 衛星的儀器真的會將我們帶入下一個階段,以解決爭論,並更好地量化它,”拉馬納坦說。
這位科學家說,他還計劃在明年秋季進行一項實驗時使用來自 Glory 衛星的資料,該實驗旨在研究塵埃沉積物如何影響科羅拉多州落基山脈每年的春季融雪。
NASA 噴氣推進實驗室的積雪水文學家湯姆·潘特最近的實地研究表明,不良農業措施產生的塵埃正在導致為科羅拉多河供水的積雪提前融化,並減少了到達河流的水量。
拉馬納坦和潘特計劃明年秋季在落基山脈 4 平方英里的區域內放飛三架配備氣溶膠監測感測器的無人機。科學家們認為,透過將無人機收集的資料與 Glory 衛星氣溶膠感測器的資料進行比較,他們將能夠將分析範圍擴大到整個落基山脈。
拉馬納坦說:“我們將獲得區域性的圖景。”“現在,我們不會了。我們將只有區域性的圖景。我真的很沮喪。”
林堡的理論
然而,對 Glory 衛星墜毀事件發表意見的並非只有科學家。
保守派評論員拉什·林堡在他的週五廣播節目中也加入了進來。林堡說,Glory 衛星發射失敗證明 NASA 內部存在一個“政權”,旨在壓制有關氣候變化原因的資訊。
林堡說:“這是第二次此類墜毀事件,是 NASA 衛星第二次未能進入軌道以測量全球變暖相關的東西。”“現在,我對這件事有一個理論。我有一個理論。好吧,他們現在可以繼續撒謊,而無需直接的、可反駁的證據證明他們正在散佈謊言。”
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