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第14章 透视地球的呼吸——气象卫星(1)

气象卫星

墨西哥被称为“玉米的故乡”、“仙人掌的国度”、“玛雅文化”的发源地。墨西哥南部的火山山脉有一座死火山爱尔·基琼火山。1982年3月28日到4月3日,爱尔·基琼火山突然苏醒。大地在惊天动地地颤抖,巨大的隆隆声传到一百多千米以外,炽热的岩浆飞腾翻滚,像一条条凶残无比的火龙,从地下喷涌而出,吞噬着周围的一切。霎时间,大地笼罩在一片浓烟迷雾之中。火山喷发的火山灰上升到20多千米的高空,形成了一个3千米厚的火山灰云层。又黑又厚的火山灰云层横跨大西洋,从墨西哥一直弥漫到亚洲的沙特阿拉伯上空。

地质和火山专家认为,爱尔·基琼火山喷发造成了20世纪罕见的巨大火山灰云层,某些地区的气候将发生变化,产生旱灾和热浪。美国的气象专家根据气象卫星综合报告预测:第二年,美国的气候良好,平均气温上升1℃,粮食将增产上千万吨;而苏联的气温下降、干旱,灾难性气候增多,粮食将大面积减产。怎么样利用这一信息呢?

信息就是力量。一个公开的“阴谋”开始了。美国战略专家为了配合里根总统的“星球大战”计划,利用气象卫星调查、探测、侦察的结果,又策划了一个小计划——“迷魂药计划”。 1982年秋,美国马上宣布,因粮食价格低迷,各粮食主产区三分之一的土地休耕一年。美国农民不干了。他们赶着牛羊、开着拖拉机,上街游行抗议,堵塞高速公路,与警察发生冲突,世界哗然。美国政府似乎无奈,决定赔偿农民因休耕所造成的损失。苏联媒体幸灾乐祸,大肆发表图文谴责美国资本主义制度。美国政府却在暗自拍手发笑。

科技就是力量。1983年秋,美国的气象卫星、地球观测卫星、侦察卫星的观测结果,正如美国气象专家预测的那样,美国及北美洲地区粮食大丰收。苏联粮食大减产,产量仅为9140万吨,与原先测算的误差不到1%。苏联人将度过一个饥寒交迫的冬天,大批的牲畜将因没有饲料而活不到春天。

1983年至1984年,美国等国料定苏联将向国际市场大量采购粮食,就开始在黄金市场上压低黄金价格。为了粮食,苏联迫不得已,以不到一半的低价忍痛出售黄金,把黄金价格推向最低点。苏联掏空了黄金储备。这时,美国大量低价收购黄金,美国联邦储备银行的金库装满了苏联的大金砖。

“迷魂药计划”一箭多雕。美国国务卿基辛格说:“谁控制了粮食,谁就控制了所有的人民;谁控制了石油,谁就控制了所有的国家;谁控制了货币,谁就控制了整个世界。”在粮食市场上,美国和加拿大等主要粮食输出国,大幅度提高粮食价格,仅小麦价格就涨了1.6倍。苏联花了一倍的黄金,只买到原先三分之一的粮食。美国政府花极少的钱,赔给农民。农民也不吃亏,不劳而获,休耕期间收入增加1.6倍,休耕的土地来年还可增加地力,粮食增产10%。苏联气愤地说:“金融危机不过是洗劫你的钱包,而粮食危机却是一场谋杀。”

1991年8月19日,苏联共产党保守派领导人政变,导致国家解体。经济崩溃是其中的一个原因。一个强大的国家倒在了“星球大战”的阴谋下,45年的冷战结束。当时的英国首相撒切尔夫人高度评价里根总统:“不开一枪便赢得了冷战。”当然还有气象卫星的功劳。

气象卫星是建在太空上的气象站,能大范围、及时、连续完整地观察气候,提供天气、云层、温度、台风、洪水、雪灾、沙尘暴等气象情报,并把卫星云图等气象信息发给地面。气象专家根据卫星云图等情报分析出气象预报。

气象卫星的特点是准、快,主要任务是提供全球、全天候、三维立体的气象数据,可根据卫星云图及时报告及进行短期、中期、长期预报。卫星云图的拍摄有两种方式:一种是在自然光下拍摄的可见光云图,只限于白天工作;另一种是利用红外线拍摄的红外云图,可以全天候工作。

气象卫星根据轨道不同分为两类:太阳同步轨道气象卫星,沿着地球的南北极方向直飞;地球静止轨道气象卫星,沿着地球赤道西东方向横飞。如果这两种卫星同时在天上工作,纵横交错就可组成全球监测地球气象网。

先进的气象卫星要搜集较多的数据,才能准确地预测气象数据。气象卫星的准确数据从空中、海面甚至海底采集。气象台、自动化的海洋浮标、海底测量仪器、商船、军舰、石油平台、飞机都向气象卫星报告。气象卫星组成了一个多普勒雷达网络。美国发射了世界上第一颗气象卫星。到2010年底,世界各国共发射150多颗气象卫星。

“国防”气象卫星

美国“国防”气象卫星属于美国国防部,有12个系列,共53颗“兄弟”卫星,已先后发射了50颗,5颗发射失败。2006年11月4日,美国在范登堡空军基地发射了“国防-F17”号气象卫星。这颗“国防”气象卫星属于极轨气象卫星,是美国第七代“国防”气象卫星,价值3.7亿美元,由美国洛克希德·马丁公司制造。

“国防-F17”号气象卫星看起来像个丑八怪,但它装有先进的遥感器,能拍摄可见光和红外图像,提供云、风、土壤湿度、冰雪覆盖、火灾和风暴等信息,全天候地收集气象信息、海洋信息以及太阳和地球物理信息等,为美军的陆、海、空军事行动提供战略和战术气象预报。“国防-F18”气象卫星于2009年10月18日在美国范登堡空军基地发射。最后2颗预定于2012年和201年发射。

美国最新一代“国防-N”系列气象卫星,由美国国家航空航天局和海洋与大气局联合研制。“国防-N”将运行在极轨道上,10分钟绕地球一圈。这种最先进的国防气象卫星将会创造气象史上的奇迹,提供实时和21天气象信息,描绘全球数字气象图像。

“戈斯”静止气象卫星

察言观色是气象卫星的本分和绝招。美国的“戈斯”系列气象卫星,又称对地静止环境工作卫星,运行在36000千米的静止轨道上。目前,“戈斯”气象卫星已发展到第五代,被誉为太空“梦之队”。

从2006年起开始发射的美国第四代静止气象卫星,“戈斯-13”~“戈斯-15”,拥有更稳定的平台,支持更新的成像仪、垂直探测器和太阳X射线成像仪等,能更精确地提供大气及其形成的数据,提高天气预报的准确率,提高预测太阳干扰的能力,还能用于搜寻和营救活动等。第四代“戈斯”的所有气象信息全部免费。它长得很有特点,不像气象卫星,好像厨师的流动餐车,“锅碗瓢盆”样样都有,但每一样都是高科技仪器。

美国第五代气象卫星——“戈斯-R”由美国国家航空航天局戈达德航天中心负责研发、测试。美国海洋与大气局负责全部计划、系统和轨道操作。美国洛克希德·马丁公司、诺斯罗普·格鲁门公司、波音公司、ITT公司、科罗拉多大学等100多家世界著名公司、大学参加了这一工程。

“戈斯-R”静止气象卫星的主要任务:组建新一代气象卫星星座,支持全球卫星搜救系统;提高监测水平,为全球环境提供预警;预测太阳干扰并及时警告;实时提供全球气象信息数据。“戈斯-R”卫星的主要监测仪器有:先进基本成像仪、太阳紫外线成像仪、超紫外与X射线辐射传感器、空间环境监测器、磁强计、静地闪电测绘仪。美国国家航空航天局的人员说:“戈斯-R”卫星要透视地球的呼吸,看看地球是怎样呼吸的。它将是气象卫星的一个里程碑。

“戈斯-R”卫星还装备了微波探测器、日冕仪和太阳辐射探测器等先进的探测仪器,使空间环境监测器的测量范围扩大。通用的卫星平台分别搭载不同的探测仪器,每颗“戈斯-R”气象卫星的有效载荷不完全相同,执行更多的任务。

美国国家航空航天局认为:必须尽快建立一个全球气象观测的数字化地球。美国“戈斯-R”气象卫星计划于2012年发射。新卫星长得也很奇特。它们很像一个盲人,正拄着拐棍探路。那个拐棍是探测器。“戈斯”们将拄着拐棍,探测未来的全球气象,与其他卫星一起组成一张全球气象的“天网”。

“环境监测”卫星

2002年3月1日,一颗称为“环境监测-1”的欧洲卫星搭载“阿丽亚娜-5”运载火箭从库鲁航天中心发射升空。卫星运行在距地面800千米、倾角80°的太阳同步轨道上,运行周期101分钟,重访时间30天。

“环境监测-1”长10米,宽7米;太阳能帆板长24米,宽5米;发射重量为8211千克,有效载荷达2050千克,设计寿命5~10年。这颗卫星是欧洲迄今建造的最大的环境卫星,也是费用最高的地球观测卫星。

“环境监测-1”的科学任务主要是监视环境,对地球表面和大气层进行连续的观测,供制图、资源勘查、气象及灾害判断使用。

“环境监测-1”由有效载荷舱和卫星平台两大部分组成。

卫星平台有4个推进发动机,300千克肼推进剂,可供5年的姿控和轨道控制。太阳能帆板采用了全新的技术。发射时,将太阳帆板折叠,进入轨道后展开。

有效载荷舱带有观察地球和大气层的仪器。它共有4段,装载了2000多千克的科研仪器,10种探测设备。其中最大设备是先进的合成孔径雷达,具有400千米的侧视成像范围和视角,可生成海洋、海岸、极地冰冠和陆地的高质量图像,为地球环境专家提供更高分辨率的图像,研究海洋的变化。

先进的科研设备将提供更高精度的数据,用于研究地球大气层及大气密度:一台中等分辨率成像频谱仪,红外和可见光侧视成像范围为1000千米,用于海洋颜色监测;一台跟踪扫描辐射计,红外和可见光侧视成像范围500千米,可以精确进行海洋表面温度测量和陆地特性观察;一台雷达高度计,可确定风速,提供海洋循环信息。

“欧美特”气象卫星

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