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为什么美国国家海洋和大气管理局(NOAA)耗资数十亿美元的全新气象卫星会失明?

美国东部时间2018年1月4日上午8点30分(格林尼治标准时间1330),这张来自GOES East卫星的地球全图显示了一场风暴在一个 ... 的美国上空盘旋。美国宇航局

一个非常昂贵的卫星在太空的头几个月是非常错误的。这台耗资数十亿美元的设备为正确观测大气层所需的冷却系统未能启动,导致卫星部分失明。

命名为GOES-17,这颗“glitchy”轨道飞行器是美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的一颗全新卫星。这是美国国家海洋和大气管理局(NOAA)为取代老旧的前一代地球同步观测卫星GOES-13、GOES-14和GOES-15而开发的价值110亿美元的四颗高分辨率、最先进的气象卫星家族中的第二颗。

这一系列的四颗卫星中的每一颗都有能力对地球大气进行前所未有的详细观测,有可能改进风暴预报和其他风险评估。GOES-17的孪生兄弟GOES-16于2016年推出,并已经投入使用,其成像仪在一个从美洲延伸到非洲西海岸的地区进行了训练。

“KDSP”GOES-17与GOES-16的规格相同,它于3月启动,任务是监测美国西部和太平洋的天气模式。但是,美国国家海洋和大气管理局在5月23日的一份声明中透露,由于该机构已采取措施使卫星在轨道上运行,出现了一个重大问题。卫星先进的基线成像仪(ABI)的冷却系统(GOES-17监测大气风的大眼睛)“没有正常启动”,成像仪每天大约有一半时间是盲目的。5月23日,美国国家海洋和大气管理局的工程师在一次记者招待会上解释说,美国国家海洋和大气管理局的下一代气象卫星

是指通过16个可见光和红外光谱通道看到光。但要看清楚,它需要非常冷-60开尔文(零下352华氏度,或零下213摄氏度),

在GOES-16上的ABIs和日本的Himawari-8和Himawari-9卫星,都是在同一个工厂建造的GOES-17到同一个规格,都管理好了这项任务。但是GOES-17的冷却系统似乎在一天中最热的时候——午夜——出现故障。大约在那个时候,ABI变得如此温暖,以至于其中13个通道——所有这些通道都是绘制高层大气中风的高度所必需的——停止工作。(三个可见光通道在更高的温度下继续工作。)

当地球静止卫星以大约22000英里(36000公里)的速度向上运行,从太阳转向地球的另一边时,它们俯视着一个 ... 的地球。但在太空中,任何他们指向地球的相机也会直接指向太阳,太阳会用它的能量淹没它们的内部组件。GOES-17进入了六个月的测试期三个月,还没能使它的ABI正常冷却下来。

“正如你所想象的,[卫星故障排除]在22000英里以下的远程,仅仅查看在轨数据是一个挑战,”NOAA卫星和信息服务的助理管理员Steve Volz,在通话中说但我们已经习惯了。我们以前做过。但要弄清楚原因是什么,以及之前我们没有注意到的其他仪器是否有相似之处,还需要一段时间。

工程师们说,ABI问题令人担忧,但目前还不是紧急情况。ABI仍然每天工作12小时,卫星的其他仪器也是如此。工程师们说,即使这是一次彻底的失败,它也不会在气象卫星的覆盖范围内留下任何直接的缺口。GOES-13和GOES-14虽然接近其设计寿命的尾声,但仍能发挥作用,并有足够的燃料来弥补GOES-17在2025年之前的差距。同样地,日本的Himawari星座与GOES-17覆盖区域有着显著的重叠。

在未来,GOES-16和GOES-17将另外还有两个同样的兄弟姐妹,仍然坐在地球上。GOES-T计划在2020年发射,并在轨道上等待GOES-16或GOES-17需要更换。计划于2024年发射的GOES-U将取代GOES-16和GOES-17中的任何一个,GOES-17在第二位死亡。

两颗卫星的ABI已经建成,美国宇航局负责GOES项目的飞行项目经理帕姆·沙利文在 ... 中说。这意味着,不管GOES-17的缺陷是什么,它也可能影响到新的卫星,但修复任何一颗都不晚。在未来,两个航天器中的一个很可能会取代GOES-17,尽管可能比预期的要早一些。

最初发表在《生命科学》杂志上。

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