私人太空競賽瞄準溫室氣體排放源

四年前，當大氣科學家托馬斯·拉沃克斯向賓夕法尼亞州官員簡要介紹了他對當地甲烷排放量的測量結果時，他將可能枯燥的數字列表轉換成了該州地圖上零星分佈的紅色條塊。排放熱點——來自匹茲堡附近的煤礦和該州東南部的農田——清晰地跳了出來。拉沃克斯意識到，這種原本不可見的 газовых шлейфов 視覺化可以幫助決策者和行業領導者集中精力尋找溫室氣體的來源，特別是甲烷，甲烷正在加劇世界日益惡化的氣候危機。

儘管二氧化碳是最豐富的溫室氣體，但甲烷的增溫能力是二氧化碳的 80 倍。自工業革命以來，地球 0.8 攝氏度的溫升中有超過四分之一歸咎於甲烷——甲烷來自石油和天然氣生產、燃燒化石燃料的發電廠和車輛、工業規模農場中數百萬頭打嗝的奶牛以及垃圾填埋場。為了能夠採取行動，公司和州監管機構需要精確地知道這些排放源位於何處，以及每個排放源排放多少甲烷。地面感測器，例如用於製作拉沃克斯向賓夕法尼亞州官員展示的地圖的感測器，實際上無法在足夠廣泛的範圍內部署，以詳細查明所有各種來源。

另一方面，衛星可以監測大面積區域，但測量精度較低。這些方法的各自侷限性在甲烷監測工作中留下了一個空白。但是，改進的、更便宜的衛星技術開始將衛星的廣泛覆蓋範圍與更接近地面測量的精度相結合。這種發展可能使發現目前未被識別的排放源變得更容易，並更準確地測量已知的排放源。幾家初創公司和非營利組織正在利用這種技術轉變，目標是幫助公司瞭解其業務運營的排放水平，並追究最嚴重的汙染者的責任。

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“一旦我們擁有這種型別的甲烷追蹤微型衛星，能夠真正將排放源精確定位到[油井或氣井]井口，那麼甲烷來自哪裡就毫無疑問了”，Yotam Ariel 說，他是加利福尼亞州帕洛阿爾託市 Bluefield Technologies 公司的創始人兼執行長，該公司是參與這項工作的公司之一。

認識競爭者

從歷史上看，如果科學家想要詳細的排放讀數，放置在排放源附近的地面感測器是唯一的選擇。然而，這些感測器僅限於特定地點，除非科學家團隊駕車四處進行耗時的調查，這在大規模範圍內是不切實際的，並且僅部署用於測量已知的排放源。然而，衛星可以調查地球的大片區域。它們使用單個感測器也提供了更高的一致性，使得來自不同地點的測量結果可以直接比較。然而，空中客車防務與航天公司（位於法國圖盧茲）的工程師 Laure Brooker Lizon-Tati 表示，直到最近，衛星一直非常昂貴，而且它們的光譜感測器的精度不如地面附近的感測器。

在過去十年中，隨著更廣泛的行業需求推動了電子裝置的微型化和火箭發射成本的降低，這種動態開始發生變化。這使得開發更小、更便宜的衛星成為可能，這些衛星攜帶的感測器能夠放大到單個地點，以捕獲高解析度的甲烷測量資料。公司和一個環保組織已躍躍欲試，利用這種衛星能力為渴望精確定位單個當地甲烷源的行業和決策者服務。但是，政府和大型航空航天公司受到漫長的規劃流程的束縛，在從專注於測量區域和全球範圍內的甲烷排放量方面轉型較慢。2016 年，總部位於蒙特利爾的 GHGSat 公司率先推出了一顆名為 Claire 的概念驗證衛星，該衛星成功檢測到來自特定地點的甲烷排放。

其他一些團體也紛紛效仿。非營利組織環境保護基金已招募多家公司開發所謂的 MethaneSAT，一旦該衛星在 2021 年發射，它將能夠每週覆蓋全球多達 80% 的主要石油和天然氣生產基地。其資料將免費提供給想要可靠、獨立的排放量測量資料的決策者。其廣泛的全球覆蓋範圍意味著它可以補充更高解析度的衛星，例如 GHGSat 計劃未來專注於特定區域的衛星。這兩個組織還希望在 GHGSat 計劃的資料庫上進行合作，該資料庫彙編了來自世界各地站點的測量資料，並使用人工智慧分析各個公司、行業或地區的排放趨勢，這種方式可以“用於更好地控制和減少排放”，GHGSat 總裁 Stephane Germain 說。

行業和政府監管機構都對這些私人衛星監測工作產生了興趣。例如，Bluefield 和總部位於舊金山的 Planet Labs 公司正在與加利福尼亞州合作開展甲烷監測專案，這些專案可以精確定位來自石油和天然氣設施、垃圾填埋場甚至奶牛群的甲烷羽流。儘管 Bluefield 尚未發射其首顆甲烷追蹤衛星（預計將於 2020 年發射），但幾家最大的石油和天然氣公司也已簽約成為 Bluefield 的客戶，以便在決策者開始將這些新資料納入汙染法規之前，測量並開始控制其排放，Ariel 說。

這些衛星公司將提供的獨立視角也很重要，因為環保組織和學術研究人員 ранее 與行業以及美國環境保護署 (EPA) 等監管機構就研究人員所說的低估甲烷洩漏問題發生過沖突，拉沃克斯說，他受聘於巴黎-薩克雷大學氣候與環境科學實驗室，並且為這些研究做出了貢獻。

讓衛星資料發揮作用

Lizon-Tati 表示，GHGSat 和 Bluefield 等公司是否能夠實現他們的高瞻遠矚的願景，仍有待觀察，她正在協調歐盟的空間碳觀測站 (SCARBO)。該計劃旨在開發微型感測器，以便從 2030 年開始，從太空更頻繁地監測甲烷和二氧化碳水平，且成本更低。“目前很難評估[私人團體]正在開發的感測器是否達到測量甲烷所需的精度水平”，她說。到目前為止，GHGSat 和 Bluefield 一直在透過測量已知的排放源和受控的甲烷釋放來測試其甲烷探測器，並將他們的測量結果與來自地面感測器和政府衛星的測量結果進行比較。

拉沃克斯希望，建造自己的排放監測衛星的公司能夠允許學者或聯邦實驗室評估他們的方法。GHGSat 已與多所大學的研究小組在已發表的研究中開展合作。Bluefield 的 Ariel 表示，他的公司願意讓科學家下載關於甲烷排放的衛星資料，這些資料在商業上並不重要，但在科學上仍然有價值，例如來自已退役的油氣井、舊煤礦、垃圾填埋場或北極附近可能融化的永久凍土層的排放測量資料。

如果這些公司能夠幫助開創衛星監測排放的新時代，他們的努力可能會在幾個方面導致地面上的有意義的改變。拉沃克斯說，使公司能夠迅速發現和修復來自井場和管道的更多甲烷洩漏，就已經可以為解決排放問題做出貢獻。然而，也有無形的益處，因為更多的衛星資料可以幫助生成“大量甲烷四處漂浮”的清晰直觀的影像，這將比單純的數字更能引起普通民眾的共鳴，拉沃克斯說。他補充說，當足夠多的公眾開始關注時，更多的官員最終可能會感到有義務為此做些什麼。

“氣候變化對你來說是一個難以理解的概念：你無法觸控它，你無法看到它，”拉沃克斯說。“但是，當你開始看到甲烷從罐中傾瀉而出時，我認為衛星影像真的會不言自明。”