對於美國國家海洋和大氣管理局國家氣候資料中心的科學家傑夫·普里維特來說，2011年不是一個好年頭。
普里維特的工作內容之一是跟蹤衛星上的氣候感測器，他關注的氣候感測器專案之一正面臨問題。
這個感測器目前安裝在一個名為 SORCE 的衛星任務上，它跟蹤來自太陽的多少能量到達地球大氣層的頂部，這個量被稱為總太陽輻照度。氣候科學家需要監測總太陽輻照度，因為這種能量數量的變化可能會影響地球的氣候。
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普里維特說：“太陽是地球系統的主要能量輸入。如果我們不測量太陽……就不可能瞭解氣候變化和變異。”
SORCE 於 2003 年發射，現在已是強弩之末。即使在 2011 年，像普里維特這樣的科學家也渴望它的替代衛星能夠啟動並執行。
但在 2011 年春天，一顆名為“榮耀”（Glory）的衛星發射失敗，“榮耀”攜帶了最新版本的太陽輻照度感測器，墜入了太平洋，感測器也隨之沉沒。
這並不是普里維特唯一的問題。在“榮耀”之後，下一顆計劃攜帶總太陽輻照度感測器的衛星是國家極地軌道執行環境衛星系統（NPOESS）的一部分，該系統預算超支，從未完成，並於 2010 年被取消。
而為了取代 NPOESS 而制定的專案，即聯合極地衛星系統（JPSS），距離發射太陽輻照度感測器還需要數年時間。
普里維特說：“由於 JPSS 的延誤，我們讓一個[總太陽輻照度]儀器啟動並執行以與 SORCE 重疊的能力成了一個巨大的問題。我們不知道該怎麼辦。”
最後一刻的即興發揮
如果 SORCE 在另一個類似的儀器啟動並執行之前停止工作，科學家們就會面臨一個大問題。
為了確保其正常工作，必須將新儀器的測量結果與現有儀器的測量結果進行比較，而兩者都處於軌道上。特別是由於太陽輻照度的變化非常小，這是科學家確保獲得準確資料的最佳方法。如有必要，他們可以調整新儀器。
如果沒有儀器的重疊，就沒有好的方法來測試新的感測器。在 2011 年，普里維特和該領域的其他人看來，隨著 SORCE 在太空中獨自慢慢衰變，35 年的連續資料可能會終結。
然而，在 2012 年初，普里維特的運氣發生了變化。事實證明，空軍在計劃於 2013 年秋季發射的一顆衛星上有一些額外的空間。現在，美國國家海洋和大氣管理局只需要一個備用感測器。
格雷格·科波加入了進來。科波是科羅拉多大學大氣與空間物理實驗室的高階研究科學家。他的實驗室製造了 SORCE 上的感測器，並擁有另一個他認為可以安裝在空軍衛星上的感測器。
普里維特說：“因此，他們做了一項非常快速的工程研究，到去年春天末，他們意識到，從理論上講，這似乎是可行的。”
按照衛星儀器採購和發射的標準來看，這是一個閃電般的快速過渡。普里維特稱之為“非凡”。
一旦發射，這個感測器應該在 SORCE 感測器和計劃於 2017 年發射的極地衛星上的後續感測器之間架起一座橋樑。然而，儘管普里維特和其他擔心太陽感測器的科學家們理所當然地感到欣慰，但在許多方面，這場高潮迭起的傳奇更像是一個警示故事，而不是一個慶祝故事。
風險業務變得更加冒險
大型衛星專案，至少在最近的歷史中，一直受到長期延誤和預算超支的困擾。這些問題不僅威脅到太陽氣候資料記錄的連續性，還威脅到許多其他基於衛星的監測系統，這些系統在人類瞭解地球及其天氣和氣候如何運作方面發揮著關鍵作用。
科波說：“如果我國的航天器專案負責提供需要連續性的重要長期記錄，那麼維持計劃進度至關重要。”
美國宇航局噴氣推進實驗室氣候科學中心主任格雷姆·斯蒂芬斯主持了一個國家科學院委員會，該委員會評估了美國國家海洋和大氣管理局計劃如何彌合其太陽輻照度感測器之間的差距。
斯蒂芬斯說：“連續不斷地監測整個地球氣候系統是根本性的。” 然而，他補充說，美國在這方面的歷史做法是“零碎的”和“臨時性的”。
觀察人士表示，許多衛星正接近其壽命的盡頭，而建造用來替代它們的衛星卻很少。
今年 2 月，政府問責局警告說，由於 NPOESS 的失敗，氣象衛星資料即將出現缺口，並將氣象衛星系統列入其高風險清單。
儘管美國地質調查局運營的監測地球表面變化的 Landsat 8 衛星最近成功發射，但一項後續任務（需要數年時間才能建造）尚未在進行中。週四，美國國家研究委員會發布了一份報告，稱當前的 管理實踐和“混亂的規劃支援的歷史模式”使得該專案的任務不可持續。
斯蒂芬斯補充說：“我們沒有真正協調或有遠見的方法來長期監測氣候系統。”
太空中的一次關鍵翻轉
新的太陽輻照度感測器的工作方式中的一個怪癖說明了最後一刻拼湊解決方案是如何導致不完美的結果的。
該儀器被稱為 TSI 校準轉移實驗（縮寫 TCTE 發音為“tecate”），它必須面向太陽才能測量太陽輻照度。
然而，搭載它的空軍 STPSat-3 衛星上佈滿了其他朝向地球的感測器。因此，每週一次，衛星會翻轉過來，面向太陽整整一個軌道，捕捉太陽輻照度。
每週一次的讀數不如連續讀數好。但它們足以保持一致的記錄，直到全職感測器在 2017 年左右啟動。
在預算削減時期，航空航天業的一些人正在爭論改變整個衛星規劃和採購流程，轉向更小、更靈活的系統。
科羅拉多州的科波曾建造過小型、單用途的衛星來監測太陽輻照度，他認為這種方法可能是一條可行的前進道路。
他說：“為了可靠地監測影響地球氣候的長期輸入，與‘無所不能’的航天器專案相比，小型專用任務在成本和進度方面具有巨大優勢。”
但美國宇航局的斯蒂芬斯指出，無論衛星大小，國家仍然需要一個計劃來監測地球。否則，還會出現像太陽感測器這樣的情況。
斯蒂芬斯說：“歸根結底，需要制定一種連貫的戰略，包括大型系統、小型系統、迷你係統和微型系統——整個投資組合。而我們沒有做到這一點。”
轉載自 Climatewire，經環境與能源出版有限責任公司許可。www.eenews.net，202-628-6500