SeaHawk衛星:對前一個時代的回顧,也是對未來的一瞥
在太空時代的早期,科學家和工程師們迅速而頻繁地建造和發射硬件–一個試錯的過程,以此來幫助他們試驗新的測量和設計。幾乎每次任務都是對概念的驗證。雖然今天的頭條新聞都是集中在更大、更昂貴的飛船上,但仍可以發現前衛的獨創性時刻。
2018年12月發射的SeaHawk就是一個實驗性飛船,在它飛入軌道的時候有很多東西需要證明。
在一些工程師設想的未來中,衛星可能更小、更便宜,由鞋盒大小的航天器組成的星座共同完成曾經由冰箱或汽車大小的航天器完成的工作。其中一些將在公私合營中建造。在過去的幾年裡,這種CubeSat已經發射,SeaHawk則是這一新系列的一部分。
SeaHawk是一個非常小的衛星,旨在監測海洋顏色和沿海生態系統。它的尺寸只有10厘米×10厘米×30厘米,在高度為585公里的極地軌道上飛行。這項任務由私人資助,硬件由北卡羅來納大學威爾明頓分校、斯基達威海洋學研究所、Cloudland Instruments和AAC-Clyde Space的一個團隊建造和管理。NASA的科學家們協助開發並在此後努力將數據與其他海洋顏色數據集整合。
根據NASA海洋科學家Gene Feldman的說法,該團隊的主要目標是證明科學上準確的海洋顏色數據可以通過CubeSat收集。在過去的一年裡完成了這一目標後,SeaHawk團隊又制定了新的目標。他們目前正在試圖證明他們可以連續多天收集同一片水域的觀測數據。
上面的自然色圖像則是由HawkEye立方體衛星上的鷹眼傳感器在2022年3月3日至8日獲得。儘管SeaHawk圍繞地球的軌道每天都會發生幾度的經度變化,但任務操作人員通過在每個新高架橋上稍微傾斜衛星,能連續六天觀察澳大利亞海岸線的同一片區域。
曾幾何時,科學家們認為每隔幾天獲得一次廣泛的海洋圖像已經足夠,這幾乎是革命性的。他們開始在大範圍內觀察海洋並勾勒出大的模式和節奏。Feldman表示,但今天,他們想要的是精細的細節。在過去,只需要說“每年的這個時候,海洋中的浮游植物都會大量繁殖”,但現在,科學家們希望看到每天發生的事情,有時是每小時發生的事情。在沿海水域或內陸湖泊出現有毒藻類水華的情況下,這些信息對人類和漁業的安全非常重要。每天的測量結果對在船上工作的研究人員也非常有用,因為他們要研究一個特定的區域,甚至是海洋中的一個移動特徵。
其他海洋觀測衛星儀器如海洋觀測寬視場傳感器(SeaWiFS)、中分辨率成像光譜儀(MODIS)或可見光紅外成像輻射儀套件(VIIRS),它們都可以每天觀測大部分的海洋。但由於它們直視地球,所以太陽光在水面上的反射會使人們難以分辨顏色和特徵。然而通過從一個角度觀察,SeaHawk已經消除了這些光效應。
另外,SeaHawk上的小型HawkEye成像器的空間分辨率比MODIS和VIIRS要高得多–前者是後者的10倍。並且該成像器是根據海洋獨特的光線特性進行校準的。
HawkEye自發射以來已經收集了4000多張圖像,目前每週收集約100張新圖像。這些數據正在跟NASA的其他海洋顏色數據集進行整合和存檔–這可能是任何立方體衛星任務中的第一次。該團隊接受科學界成員的成像要求,他們在繼續擴展多日重複成像的極限。
Feldman說道:“我們的目標從一開始就是將這項任務納入我們在過去25年中為支持海洋顏色衛星而建立的基礎設施並證明立方體衛星可以被當作一個正常的、可信的科學任務。我們已經證明了這一點,我們做夢也沒想到這顆小衛星在三年後仍在運行,更不用說展示我們在開發過程中從未設想過的新功能。而且由於它們更小、更便宜,因此將更容易快速地調整第二代和第三代CubeSats系列以利用我們所學到的東西。”