國際空間站確立科學使命 以更低成本觀測地球

鞍山視線 劉 欣2019-05-10 05:10:06
瀏覽

本報訊 國際空間站從來就不被認為是一個從事科學研究的溫床,盡管美國和其他國家花費了1000多億美元來建造它。在它狹窄的空間里,宇航員研究著微重力的生物效應,而一些天體物理實驗則被安排在外部進行。但在國際空間站建成20年后,它終于獲得了一項科學使命:俯視它的故鄉——地球。

國際空間站現在安裝了5臺觀測地球的儀器,今年還將有兩臺加入其中。其中之一是美國宇航局(NASA)的軌道碳天文臺3號(OCO-3),攜帶它的“龍”飛船已于5月4日從佛羅里達州卡納維拉爾角發射升空,執行例行補給任務。OCO-3的發射也標志著一場勝利——總統唐納德·特朗普曾多次提議取消這架探測器,但每次都被國會否決。

國際空間站并不是OCO-3的理想平臺,后者更適合安裝在一顆獨立飛行的衛星上。事實上,“這可能不是一個完美的平臺”。今年2月退休的NASA地球科學部門前負責人Michael Freilich說。但與發射一顆衛星相比,在國際空間站上安裝儀器要便宜得多——OCO-3耗資1.1億美元,是2014年作為一顆獨立任務衛星發射的OCO-2成本的1/4。

經歷了兩次重大的發射失敗——OCO初始衛星于2009年墜入印度洋,以及2011年用于追蹤大氣粒子的榮耀號衛星的墜落,節省下來的資金幫助NASA維持了其地球科學任務的廣度。盡管Freilich建造OCO-2得到了支持,但其他幾顆計劃中的衛星的成本卻翻了一番,從而將較小型的任務置于危險之中。

大約在這個時候,日本向國際空間站增加了一個模塊。其平整的平臺對于10個即插即用儀器來說是一個很好的去處。Freilich說,如果把地球觀測儀器放在那里,能夠讓NASA用一小部分成本獲得大量的科學成果,這似乎是一筆不錯的交易。“每個人都將從中受益。NASA的人類項目將展示空間站的效用”,而地球科學部將進行更多的實驗。

像OCO-2一樣,OCO-3攜帶了一個光譜儀,可以監視二氧化碳吸收的光的波長,從而提供從國際空間站到地表路徑上所有二氧化碳分子的數量。根據不同地區二氧化碳濃度的變化,這些任務可以繪制出一些碳排放源和植物吸收的分布圖。但是考慮到大氣中已經存在大量的二氧化碳,這些測量是非常困難的。

但是國際空間站也有一個關鍵的限制因素:空間。3年后,OCO-3可能會在日本模塊上被替換掉。加利福尼亞州帕薩迪納市噴氣推進實驗室項目科學家Annmarie Eldering說,NASA和日本已經在討論下一步的計劃。她說,“他們會把衛星放入大氣層中燒掉。”

然而,能夠以更低的成本同時對地球進行多次測量的天基平臺將繼續存在。噴氣推進實驗室工程師Rudranarayan Mukherjee正在開發一個名為“科學站”的概念空間站——這是一個帶有桁架和機械臂的微型機器人空間站,可以在低軌道上搭載十幾個地球觀測儀器。Mukherjee說,空間站“已經顯示出在近地軌道作為一個共享資源平臺的好處”。他說,NASA還沒有對這個概念做出承諾。但他補充說,“人們可以立即看到,是的,我知道它是如何運作的。”

國際空間站是一個由6個國際主要太空機構聯合推進的國際合作計劃。參與該計劃的共有16個國家或地區組織。國際空間站作為科學研究和開發太空資源的手段,為人類提供一個長期在太空軌道上進行對地觀測和天文觀測的機會。(趙熙熙)

《中國科學報》 (2019-05-09 第2版 國際)