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麻省理工学院研发小卫星群评估地球反射能量

时间:2016年07月21日 信息来源:腾讯太空 点击: 【字体:

而要准确地估计地球上任何一个地点的反射率,需要同时从多个角度对该点进行测量。


腾讯太空讯 据国外媒体报道,一个麻省理工学院领导的研究显示,一组鞋盒大小的小卫星在地球周围编队飞行,其准确性为传统单体式卫星的两倍,可估计地球的反射能量。如果处理得当,可花更少费用来建造、发射和维护这样的卫星群。由麻省理工学院航空航天系前研究生Sreeja Nag领导的研究,模拟了有九个传感器的单个大轨道卫星的性能,将其与在地球周围一起飞行的三到八个小的,单个传感器卫星进行对比。研究小组特别研究了,每一个卫星编队如何测量反射率,或从地球反射的光量——反映了地球反射多少热量。

该小组发现,四个或更多的小卫星能够从多角度来研究地球上的一个位置,并可测量该位置的总反射率,其错误率是今天单颗卫星行动的一半。她表示,这样的估计误差校正可以显著提高科学家的气候预测。总辐射实际上是气候变化中最大的不确定性之一,因为它是一个有关地球上位置、季节、日期的复杂功能,很难确定地球上有多少热量。如果可以全局地、频繁地、更准确地估计不同地表类型的反射率,那么至少已经解决了气候难题的一个部分。

而要准确地估计地球上任何一个地点的反射率,需要同时从多个角度对该点进行测量。地球在各个方向上并不能平等反射,若没有这么多角度,而只从一个方向推算,那可能会低估或高估了它的反射。今天,测量地球反照率的卫星通常是用多个相机集成的,安装在一个卫星上。比如,美国宇航局对地观测卫星上的多角度成像光谱仪安置了九个相机,从一个扇形排列的角度拍摄地球图像。Nag表示这个设计的缺点是,相机视野有限,因为它们不是设计来改变角度,而只能在一个单一的平面内观察。

相反地,该团队提出在松散地层环游地球的小卫星群方案,因为彼此足够接近,可以从它们各自的有利位置拍摄地面上相同的位置。随着时间的推移,卫星群将覆盖整个地球,会从太空得到整个地球的多角度、三维视图,而这是多卫星尚未完成的。Nag及其同事模拟三至八个小轨道卫星的编队,开发了一种计算程序,不管每颗卫星在空中什么位置,都可使它们同时指向同一地点。

他们编制了被称为双向反射分布函数的程序来测量理论量,根据测量的角度和太阳入射光线的角度,计算反照率和总向外辐射。她发现,每一组有七或更多单传感器的卫星比九传感器整体卫星执行得更好,估计误差更低。用小卫星来检测地球的另一个大优势是:风险较小。可以发射三个这种卫星并开始运行,之后再放三个到太空中,该操作效果将随卫星数目的增多而提高。如果失去一或两个卫星,并不会对整个测量系统产生影响。


(作者:罗辑/编译)
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