谁摧毁了深空气候观测站?

谁摧毁了深空气候观测站?

一切开始得如此充满希望。艾尔·戈尔于 1998 年在麻省理工学院举行的全国创新峰会上提出了卫星计划。这位副总统站在讲台上,凝视着天空,描述了一种太空飞船,它将从地球飞行整整一百万英里,到达一个被称为 L1 拉格朗日点的重力中性点,在那里它将保持固定,面向我们星球被阳光照射的那一半。它将把我们这个球形家园的视频传回 NASA,这些视频将通过网络持续播放。

戈尔承诺,这颗卫星不仅能“让我们更清晰地看到我们的世界”,而且还能通过携带两台用于研究气候变化的仪器进入太空提供“巨大的科学价值”:EPIC,一台用于测量云反射率和大气中气溶胶、臭氧和水蒸气含量的多色成像相机;以及 NISTAR,一台辐射计。NISTAR 尤其重要:在深空,它将做一些科学家今天仍然无法直接和连续监测地球反照率的事情,即我们的星球反射到太空的太阳能量与它吸收的太阳能量。

我们对地球的反照率有所了解。我们知道,太阳辐射在地球上各处都会被吸收和反射,无论是新罕布什尔州的花岗岩山顶还是沙特阿拉伯的沙漠沙丘。我们知道云层也会反射一部分太阳辐射。我们还知道,二氧化碳和其他吸热气体浓度的增加导致地球比以前保留了更多的太阳能。但我们还有很多不知道的地方,因为我们没有办法直接、持续地监测全球范围内的反照率——也就是说,直接观察全球变暖的关键指标。

为了了解地球气候的变化,科学家依靠多次频繁读取降水量、温度、气溶胶和臭氧水平以及各种其他测量数据,其中许多数据是由 NASA、美国国家海洋和大气管理局 (NOAA) 和欧洲航天局等机构运营的地球监测卫星进行的。但这些航天器都相对较近——至少是 L1 点的 50 倍——因此它们的实用性有限。没有一个航天局发射过能够将整个地球视为一个单一的太阳能处理球体的卫星。

这正是戈尔的卫星的初衷。他以克里斯托弗·哥伦布船员罗德里戈·德·特里亚纳的名字将其命名为特里亚纳,罗德里戈是第一个发现新大陆的人。1998 年,NASA 聘请了一位 62 岁的物理学家弗朗西斯科·瓦莱罗领导特里亚纳的设计。

该机构加快了该项目的进程,目标是从构思到启动用时三年,而不是通常的五六年。特里亚纳机械系统首席工程师朱利奥·罗萨诺瓦 (Giulio Rosanova) 记得自己在周五带着意大利辣香肠卷上班,以劝说他的 15 名员工周末来上班。“我们很兴奋,”罗萨诺瓦说。

当时,NASA 地球科学部门充满乐观情绪。在一段宣传视频中,NASA 表示其行星监测任务将延伸至特里亚纳之外——随后的一颗伴星将被派往 L2,距离地球 93 万英里,方向相反,它可以在那里持续监测地球的黑暗一半。两颗卫星将一起持续监测整个地球。

但在 2001 年,也就是乔治·W·布什就职仅几个月后,特里亚纳的发射计划被悄悄搁置。“我们正准备将其运送到发射场时,听到了这个消息,”罗萨诺娃说。相反,他们将这颗价值 1 亿美元的卫星推入了仓库。

这项任务陷入了官僚主义的僵局。2003 年左右,NASA 将 Triana 更名为深空气候观测站(DSCOVR),但卫星仍留在地面上。在布什政府执政期间,它变得政治上很脆弱,主要是因为它与戈尔有关联。当时来自德克萨斯州的共和党众议员迪克·阿米谈到这颗卫星时说:“这个想法据说来自一个梦。嗯,我曾经梦到自己抓到了一条 10 英尺长的鲈鱼。但我没有打电话给鱼类和野生动物管理局,要求他们花 3000 万美元来确保这件事成真。”尽管有独立科学家的抗议(包括大气化学家和诺贝尔奖获得者保罗·克鲁岑,他在 2006 年的一封信中写道:“放弃如此有意义的任务将是对科学努力和机会的极大浪费”),NASA 还是无限期推迟了发射。

如今,NASA 官员们并不热衷于谈论此事。去年夏天我第一次给该机构写信时,收到的回复让我感觉像是在询问意外怀孕的事情。NASA 公关人员 Sarah DeWitt 写道:“目前 DSCOVR 是一个无机构任务。NASA 仍未收到任何人的飞行指示,因此目前我们对其未来没有任何明确的消息。”她建议我联系 NOAA,这是参与该任务的另一个机构。当我这样做时,那里的公关人员建议我写信给 NASA。

于是我开始了这项活动。在接下来的八周里,我打电话、发电子邮件,并经常与多个机构的各种联系人联系,似乎徒劳无功地想亲眼看看 NASA 建造但从未发射的唯一一颗卫星。

自 1999 年以来,NASA 和 NOAA 一直在呼吁建立一个综合地球观测系统,即一个卫星网络,除其他功能外,该系统还将持续测量地球气候变化。但 2010 年政府问责局的一份报告称,这项活动“进展缓慢”,而且“未来的卫星覆盖范围存在重大差距”。

与此同时,地球观测卫星也经常遭受破坏。宇宙射线会磨损测量地球辐射的精密光谱仪。随着时间的推移,卫星会偏离轨道并沉入地球附近。它们收集的数据变得不一致。简而言之,它们的预期寿命有限,NASA 的 14 颗地球观测卫星中有些已经超出了使用寿命。

所有这些使得 DSCOVR 十年的沉寂更加令人费解。除了持续宏观监测地球反照率之外,这颗卫星还可能成为更大型卫星阵列的重要组成部分。由于 DSCOVR 距离地球的距离比其他任何卫星都远,因此它能够看到天空中的所有其他卫星。因此,其他卫星将能够根据 DSCOVR 校准其位置和传感器。此外,由于它将始终面向没有大气层且反照率恒定的月球,它将拥有一条独特的一致基线,可以以此校准其仪器,其他卫星也可以以此校准。这样一来,DSCOVR 可能成为现在和未来太空地球监测系统所依赖的基石。

这样的网络将实现两个机构的主要使命。NOAA 的首要使命是“了解和预测地球环境的变化”。而 1958 年的《国家航空航天法》则将 NASA 的首要目标确立为“扩大人类对地球以及大气和太空现象的认识”。然而近十年来,太空探索一直是 NASA 比监测我们自己的星球更重要的优先事项。就在今年春天,它成功完成了一项听起来很熟悉的任务:STEREO,一对卫星围绕太阳运行并发回我们居住恒星的连续镜头。但 DSCOVR 仍处于存储状态。

去年秋天,我多次向 NASA 提出请求,终于得到了答复,我终于能够安排一次戈达德太空飞行中心的 DSCOVR 之旅。然而,在我一睹为快之前,我被带去进行了一次全面的参观,我不禁怀疑这次参观是为了将我的注意力引向更积极的叙述。首先,我会见了全球降水测量 (GPM) 的首席科学家 Arthur Hou,GPM 是一项将于 2013 年启动的多卫星任务。接下来,我的导游将我介绍给 GPM 的项目经理。我们都对在寒冷、黑暗的天空中保护航天器的闪闪发光的金属毯子赞不绝口。然后,公关人员给了我一个 GPM 品牌的咖啡杯、纪念尺和车牌框。绕行继续。在我为期两天的访问的第二天早上,我被带到一家剧院,并被给予特殊的太阳镜,这样我就可以观看戈达德的首部 3D 电影。不过,最终,我的愿望实现了:看一看 DSCOVR。或者更确切地说,包含 DSCOVR 的盒子。

站在一个铺着地毯的小角落里,我透过一扇小小的观察窗,看到一间天花板很高、墙壁是白色的洁净室,一个白色的金属箱子被塞在楼梯下方的一个角落里。DSCOVR 就坐在里面。一根绿色的管子向箱子里持续输送氮气,以尽量减少污染物。在我看来,它就像被遗忘的硬件——去年的手机在办公桌抽屉里积满灰尘。

卫星为何落在这里,至今仍未完全查明。戈尔在 2009 年出版的《我们的选择》一书中写道:“布什·切尼政府在 2001 年 1 月 20 日上任后几天内就取消了发射,并迫使 NASA 将卫星存放起来。”NASA 高级物理学家沃伦·威斯科姆将此归咎于布什时代 NASA 对地球科学的“敌意”。他说:“至于是谁下令取消这项任务的,我们永远不会知道,但我们得到的消息是,幕后黑手是迪克·切尼。”

温哥华记者米切尔·安德森 (Mitchell Anderson) 一直对 DSCOVR 事件进行报道,他也怀疑切尼是幕后黑手,并引用了一位未透露姓名的 NASA 线人的话。三年间,安德森根据《信息自由法》提交了五份文件申请,要求提供与 DSCOVR 相关的文件。在 2006 年向 NASA 提出询问后,他等了 11 个月才收到文件。“他们告诉我,他们正在咨询他们的律师,”当时为 desmogblog.com 撰稿的安德森说。“当他们最终通过电子邮件将文件发送给我时,这些文件是横向扫描的。我无法阅读页面的顶部和底部。”这份长达 70 页的文件包中大部分是著名科学家为 DSCOVR 辩护而写的信件。所有与任务封存有关的通信均被排除在外。

2007 年 5 月,在 DSCOVR 的原定发射日期被取消六年后,NASA 召集了 35 名卫星专家参加为期一天的研讨会,以决定 DSCOVR 在多大程度上能够在退役后取代现有的美国老化卫星系统。科学家们一致认为,这颗卫星具有独特的观测能力——委员会的报告指出,“DSCOVR 卫星上的传感器有可能从新的角度进行重要而创新的测量”——但他们认为,它本身并不适合长期取代整个网络。

主持研讨会的大气化学家哈尔·马林 (Hal Maring) 表示,正在筹备的其他卫星项目可以完成 DSCOVR 的部分工作。NASA 有一个新的低地球轨道任务 CLARREO,将于未来十年内发射,马林表示:“CLARREO 提供的 [卫星] 校准能力将比 DSCOVR 更有用。”

威斯科姆并不相信。他说 DSCOVR 被污蔑了:“人们称它为 GoreSAT,NASA 为研讨会找到了对 DSCOVR 最有敌意的人。他们精心挑选了刺客。”

然而 DSCOVR 并未就此消亡。尽管关于取消卫星的传言不绝于耳,但 2009 年联邦综合预算法案(奥巴马政府首次通过的法案)中明确规定,将拨款 900 万美元“用于翻新和确保 DSCOVR 地球科学仪器的飞行和运行准备就绪”。

在戈达德,我见到了 DSCOVR 精干而热情的项目负责人乔·伯特。伯特告诉我,2009 年底,一支由 15 名技术人员和工程师组成的团队打开了 DSCOVR 的包装箱,发现它处于“极佳”状态。“推进箱在搁置多年后,压力丝毫未减,”他说。“卫星上的所有机械设备都运转良好。它已经准备就绪。”他补充说,为 DSCOVR 建造的两台地球科学仪器——EPIC 和 NISTAR——最近进行了 200 万美元的翻新。“它们状况良好,”他说。“他们正在改变滤光片上的几个波长。使用不同的滤光片,你可以看到不同的东西——不同的气溶胶、不同的云。但这不是什么大问题。更换滤光片就像戴上一副不同的太阳镜。”伯特表示,既然 NASA 已完成整修,它最早可在 2014 年将卫星送至 L1,前提是 NOAA 和美国空军(它们对太阳天气对其技术的影响很感兴趣)能提供大约 1.25 亿美元的发射费用。

在我访问 NOAA 之前,这一切似乎都是好消息,在那里我意识到机构间职能失调仍然威胁着 DSCOVR 的命运。在 NOAA 位于马里兰州银泉的总部,一位名叫 Mary Kicza 的助理管理员告诉我,如果卫星发射,EPIC 和 NISTAR 等气候仪器将随卫星一起发射。然后,她慢慢说道:“但地球科学并不是 NOAA 执行任务的目的。”

相反,NOAA 和美国空军一样,对太阳如何损坏地球上的电子设备很感兴趣。它希望为 DSCOVR 配备一台日冕仪,这种仪器可以监测从太阳流出的等离子体、粒子和磁场。等离子体和磁场的激增会破坏电源、使卫星电子设备短路并破坏飞机导航系统。“我们的目标是,”基扎说,“向地球发送警告。”

我问 EPIC 和 NISTAR 怎么样。“这些仪器是 NASA 项目的一部分,”Kicza 说,“你不能只是打开它们。你需要一个地面系统。你需要开发算法。”算法开发了吗?“为此,”她说,“你真的需要和 NASA 谈谈。”

坐在那里,我担心简单的官僚主义可能会产生一个奇怪的悖论——深空气候观测站的任务不会进行任何气候观测。

领导 DSCOVR 设计团队的物理学家 Francisco Valero 对官僚黑洞并不陌生。他现在已经 75 岁,已经退休,但他仍在积极追踪自己创造的命运。我想,如果有人能准确评估 DSCOVR 有朝一日完成使命的可能性,那这个人就是他了。

在我访问 NASA 和 NOAA 几周后,我在加利福尼亚州拉霍亚山顶的家中见到了瓦莱罗。他的腿部有血栓,还有相关的呼吸系统疾病,有时会让他喘不过气来,但他很想谈谈。他坐在简陋的书房里,解释了数十年的研究如何让他想到了 DSCOVR。

1968 年,军事政变爆发后,瓦莱罗逃离了祖国阿根廷。在学生的广泛抗议中,士兵手持机关枪出现在他所在的大学实验室,禁止他入境。他来到美国,是为了远离政治骚乱,从事科学研究。然而,他却陷入了另一种漩涡。自从 DSCOVR 被搁置以来,瓦莱罗一直公开质疑 NASA 地球科学项目的方向,并质疑 DSCOVR 的专项资金去了哪里。2004 年,当乌克兰提出用乌克兰火箭免费将 DSCOVR 送往 L1 时,瓦莱罗游说 NASA 接受。“卫星已经建造完毕,发射也是免费的,NASA 怎么说的?发射对卫星来说不安全。”他不屑地摇了摇头。“我告诉你,一想到这些我就睡不着觉。”瓦莱罗的大部分职业生涯都集中在人类活动对地球反照率的影响上,当有机会领导 DSCOVR 时,他立即意识到了它的潜力。“使用低地球轨道卫星,你无法做到这一点,”他说。“这就像你在读一本每页只有一个字母的书。你无法了解整个故事。”

对于瓦莱罗来说,DSCOVR 不仅仅是一颗卫星,它还是我们这个时代最紧迫问题的解决方案的一部分。“我们只需要真相,”他说。“我们需要好的科学。如果我们发射了 DSCOVR,我们就拥有了它。然后政客们就有了坚实的论据作为他们的论点。”

这种持续不断的批评,加上那些资金被转用于支付 DSCOVR 的科学家的长期不满,只能让瓦莱罗在 NASA 内部树敌。“他在 NASA 总部遭到仇视,”威斯科姆说。“他的名字在那里令人厌恶。”

但在我访问一周后,有报道称奥巴马提出的 2011 年预算将在未来五年内增加 NASA 的地球科学预算 24 亿美元。这笔资金将使该机构能够在 2011 年发射三颗地球观测卫星,其中包括 Glory,这是一颗延迟的低地球轨道航天器,它将监测反照率,尽管它不像 DSCOVR 那样处于有利地位。

我打电话给瓦莱罗,想听听他对这个消息的看法。他很谨慎。“NASA 增加预算对 DSCOVR 来说是个好消息吗?”他说。“我对此表示怀疑。在 NASA 目前的环境下,情况并非如此。他们抵制新方法,在花费数十年和数十亿美元开发传统低地球轨道卫星后,他们已经投入了太多资金,无法扩展到 L1 这样的新视角。”他沉默了一会儿。然后他的心情变得开朗起来。

“这颗卫星总有一天会飞上太空,”他说。“我抱有希望,因为我认为科学有其美。它不断提出问题。它要求答案,并不断前进。DSCOVR 代表着未来。它必须发射,而且一定会发射。”

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