气象科普|NASA发射了ICESat-2卫星 用激光测量地球冰变化

据连线杂志报道，近十年来，美国国家航空航天局(NASA)一直没有卫星来观测地球上海冰的融化情况。近日，NASA在加州范登堡空军基地发射了价值10亿美元的ICESat-2卫星，从而改变这一现状。这颗卫星在进入距地球310英里（约499千米）的轨道后，会使用一种特别设计的激光装置，为科学家们提供有关冰融化的确切位置和速度相关的数据。

ICESat-2卫星将使用6个绿色激光束扫描地球表面，测量冰川和漂浮的海冰。研究人员说，通过对冰层厚度和质量的精确测量，NASA的科学家们将更准确地掌握气候变化产生的影响。NASA华盛顿总部的冰冻圈项目科学家汤姆⋅瓦格纳(TomWagner)说：“我们正试图了解气候变化的过程和驱动因素，来更好地预测海平面上升。”

此外，当ICESat-2卫星绕着地球从一极转到另一极时，还可以测量森林、丛林和其他地形的高度。这些数据将被用于估计地球温带地区有多少碳，以及随着时间的推移有多少在流失。

工程师们花费了数10年时间设计和建造ICESat-2卫星，总造价约10亿美元，它将搭乘德尔塔-2型火箭升空。在设计中面临的最棘手的问题是如何让激光束作为一个整体协同工作，并确保它们适当对齐以获得准确的信息。此外还需要通过GPS装置和指向外太空的摄像头来获取卫星所在的位置。

ICESat-2.卫星将会向地球每秒发射10000个激光脉冲，通过一个31英寸宽的铍望远镜捕捉返回的光束，并将其发送到电子信号探测器，从而计算出到地球的距离。六个激光束形成了一条6公里宽的带状区域，测量区域内的一切(激光对人类、植物和冰无害)。

ICESat-2卫星重达341磅（约155kg），是人们期待已久的原ICESat卫星的替代品，后者于2009年结束了其单激光任务。从那时起，在“冰桥行动”（OperationIceBridge）期间，为了填补ICESat-2发射前的数据缺口，研究人员一直在北极和南极地区飞行特别装备的P-3B和DC-8飞机。ICESat-2卫星上配有ATLAS(高级地形激光测高仪系统)，其发射的光子需要3.3毫秒就能到达地球并返回。根据美国国家航空航天局的说法，ATLAS的测量误差可缩小到十亿分之一秒。利用物理定律，科学家们就可以计算出卫星到地球表面的距离，准确度精确到4毫米。

通过将这一距离与几天或几周前在同一地点测量的距离进行比较，就可以计算出冰的融化(或膨胀)，以及植物是如何生长的。最重要的是，ICESat-2卫星将在一年内测量格陵兰岛和南极洲的海拔变化。

美国国家航空航天局称，研究人员知道北极地区的海冰面积正在减少，但对其体积的变化知之甚少。ICESat-2是第一颗能够测量海冰厚度的卫星。卫星上的激光从冰面反射光束，然后与附近水域的激光反射进行比较，就能得到开放水域周围冰的高度。

美国国家航空航天局(NASA)的瓦格纳（Wagner）说，改进的ATLAS是一个巨大的飞跃，它可以在地球上飞机无法到达的地区收集大量数据。他说，这种装置在“我们不知道正在如何变化的地区，比如南极洲深处和一些沿海地区”尤其有用。

NASA位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心的冰川学家凯利⋅布伦特（KellyBrunt）表示，ICESat-2将帮助她更好地了解永久冰盖和周围浮动冰架的交汇处，也就是人们所说的“接地区域”（groundingzone）。她还说：“我们还希望看到一些我们从未想象过的新科学，因为人类很有创造力，会突破数据的限制。（中国天气网）