一項有爭議的推動美國政府擴大使用商業地球觀測衛星的行動即將進入快車道。
下月初，英國格拉斯哥的航空航天初創公司Spire Global將搭載印度政府的火箭向太空發射一顆迷你衛星。這顆“立方衛星”將加入其他16顆衛星的行列，這些衛星正在向地球發回一種新型的大氣資料——一些科學家擔心，這些努力正在將資金從推進天氣預報科學的工作中抽走。Spire公司將於4月30日開始向美國政府提供觀測資料。
這些探測器追蹤來自全球定位系統（GPS）衛星穿過大氣層時的無線電訊號延遲——這種技術被稱為無線電掩星。研究人員可以利用這些資料建立精確的大氣溫度剖面，以輸入天氣預報模型——最終，甚至可能輸入氣候模型。
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Spire公司及其競爭對手——加利福尼亞州帕薩迪納市的GeoOptics公司，正在參與美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）於9月宣佈的一項試點專案。NOAA正面臨美國國會的壓力，需要確定是否可以透過使用商業氣象資料來削減成本。但科學家們擔心，這些努力正在阻礙無線電掩星技術的發展。多年來，他們一直尋求聯邦 funding 來支援一個推進該技術的專案，但Spire及其競爭對手錶示，他們可以用一小部分價格提供高質量的資料。
“我們將以更少的資金提供更多的觀測資料，這就是天氣預報變得更好的方式，”曾任NOAA氣象學家的Alexander MacDonald說道，他現在領導Spire公司的建模專案。
科羅拉多州博爾德市的大氣研究大學聯盟（UCAR）的科學家們準備在9月份開始他們自己的無線電掩星任務，屆時加利福尼亞州霍桑市的SpaceX公司將發射六顆小型衛星進入熱帶地區的軌道。這是由美國和臺灣政府資助的“氣象、電離層和氣候星座觀測系統-2”（COSMIC-2）的第一階段。
這項耗資4.2億美元的專案旨在提供與商業部門承諾的相同的測量資料，儘管精度要高得多。但其第二階段——發射極地軌道衛星以確保全球資料覆蓋——尚未獲得 funding。
“我支援讓更多的私營公司提供衛星資訊，”在UCAR指導COSMIC-2專案的Bill Kuo說。“但到目前為止，我們還沒有看到私營部門能夠提供質量和精度相同水平的資料。”
自1995年以來，無線電掩星技術一直被用於研究天氣，當時UCAR和NASA噴氣推進實驗室（JPL）在帕薩迪納的科學家們啟動了一項概念驗證任務。第一批COSMIC衛星於2006年發射升空。其中兩顆以及少數其他衛星仍在向NOAA和其他氣象機構的預報系統提供資料。
Kuo表示，COSMIC-2靈敏度的提高將允許更高質量的測量，這些測量將穿透富含水分的低層大氣，直至地球表面。他說，目標是確定這些高階資料將在多大程度上改善預報，但如果沒有第二組衛星，高緯度地區將存在覆蓋缺口。
世界各地的天氣預報員每天向他們的模型輸入約4000萬個環境測量資料。英國雷丁市歐洲中期天氣預報中心的高階科學家Sean Healy說，只有2100個來自無線電掩星，但這些資料對整體精度的影響卻非常大。他說，理想情況下，COSMIC-2將提供全球覆蓋，但預報員將盡其所能——包括商業資料。
GeoOptics預計將在今年晚些時候發射其第一顆衛星。另一家公司，博爾德的PlanetiQ公司，將於明年發射其前兩艘航天器。由於微電子和太空發射的價格下降，這些公司認為，無線電掩星——以及潛在的其他型別的地球觀測——的未來掌握在商業部門手中。
“我們現在可以用1500萬美元建立一個由12顆衛星組成的星座，”JPL前工程師兼Geo-Optics創始人Thomas Yunck說。Yunck表示，如果世界各地的各個預報中心分攤運營成本，資料幾乎可以免費獲得。
然而，一個迫在眉睫的問題是，誰將為這些資料付費。NOAA免費提供其氣象衛星的資料，該機構官員表示，世界氣象組織的一項決議將要求他們對收到的商業資料也這樣做。到目前為止，該機構已分別向Spire和GeoOptics提供價值37萬美元和69.5萬美元的合同，用於交付初始資料。
這些公司表示，如果NOAA購買他們的資料並免費提供，它將必須支付足夠的費用來 covering 這些公司的成本並確保利潤。或者，這些公司可以將資料獨立地推銷給全球的預報中心。他們說，無論哪種方式，所有研究人員都可以免費訪問這些資料。
“我不認為這是不可逾越的，”MacDonald說。“政府和私營部門有必要找到一種方法來為此付費。”
本文經許可轉載，首次發表於2017年2月1日。