2000年，凱文-克雷格爾（Kevin Kregel）指揮官率領奮進號太空梭執行任務，為太空梭雷達地形圖任務（SRTM）配備了一根200英尺長的桅杆，以繪製詳細的地球三維地圖。儘管面臨桅杆靈活性和凍結氣體噴射等技術挑戰，但飛播操縱等創新解決方案使團隊繪製了超過80%的地球陸地地圖。如今，SRTM 數據持續為全球環境和經濟研究提供協助。

2000 年，由凱文-克雷格爾（Kevin Kregel）指揮官率領的”奮進號”太空梭飛行任務克服了重大的技術挑戰，成功地利用一根200 英尺長的桅杆對地球進行了開創性的三維測繪。由此產生的SRTM 數據此後在許多全球研究中發揮了關鍵作用，顯示了這項任務的長期影響。資料來源：美國國家航空暨太空總署

凱文-克雷格爾（Kevin Kregel）牢牢地戴上了他的幸運釣魚帽，帽簷上掛滿了各種釣具，下巴上的帶子緊緊地扣著。是時候嘗試飛拋動作了。然而，克雷格爾指揮官並沒有去山澗釣鱒魚。他正在操控奮進號太空梭。他和第97 次太空梭任務的機組人員並沒有揮舞著飛釣竿，而是準備在為期11 天的任務的第二天，將一根200 英尺長的細長桅杆安裝到位，以繪製一幅前所未有的地球地圖。

太空梭雷達地形測量任務（SRTM）徹底改變了我們了解地球表面的方式。透過使用雷達干涉測量法，SRTM 收集了地球大部分陸地的高程數據，提供了精確的數位高程模型，為地理學、氣候學和城市規劃領域的無數應用提供了支持。

桅杆的一端安裝在軌道器的有效載荷艙內，另一端懸臂伸入太空，是太空梭雷達地形圖任務（SRTM）的核心部分。它也是太空梭上最長的儀器。桅杆末端的探測器和太空梭艙內的探測器隨時準備收集雷達波束對準下方地球的反射訊號。首先，要將脆弱的桅杆左右擺動，以精確確定儀器在軌道上的方向。要做到這一點，最棘手的是要在遠端安裝一個像三角鋼琴一樣重的探測器。

在完成繪製世界地圖任務近四分之一個世紀後，SRTM 的數據仍在持續取得成果。就在今年，它還幫助預測了伊朗扎格羅斯山脈的野火，追蹤了南非的土壤侵蝕，評估了巴西海岸的洪水風險，甚至確定了發電風力渦輪機的位置對房地產價值的影響。每年都有數以萬計的研究論文依靠SRTM 地圖進行這些及其他環境、經濟、農業和公共安全研究。

2000 年2 月16 日

2000 年2 月12 日

當奮進號於2000 年2 月11 日發射升空時，地球表面的大部分地形還是一個謎。沒有人知道世界上許多山脈的精確高度或山脈之間山谷的深度。在有高度資訊的地方，地形圖的品質和比例因國家而異。因此，地圖的拼湊並不完整。

在2000 年之前，要修正這些測繪缺陷是很困難的。大多數成像衛星都很難看透雲層，尤其是南美洲和非洲部分地區的雲層；在飛機上架設測繪儀器穿越偏遠地區耗資巨大；在某些情況下，由於政治衝突，一些國家拒絕進行空中測繪工作。美國國家航空暨太空總署噴射推進實驗室的科學家和工程師開始著手解決這些問題，他們發展出一種儀器，這種儀器可以穿透雲層，在一次太空梭飛行任務中繪製地球大部分地區的地圖。

他們的解決方案是現在懸掛在弗吉尼亞州費爾法克斯縣史密森尼國家航空航天博物館史蒂文-F-烏德瓦-哈茲中心天花板上的SRTM 儀器。它脆弱的桅杆只有一小部分從金色的罐子中伸出，它被存放在罐子中，用於往返軌道。完全展開後，由細長桿組成的桁架將達到一個足球場的三分之二長。打包時，整個桅杆像手風琴一樣折疊起來，裝進比普通成年人略高的罐子裡。

STS-99太空梭雷達地形任務（SRTM）於2000年2月11日發射，是迄今為止最雄心勃勃的地球測繪任務。圖中顯示奮進號太空梭在地球上空約145 英里（233 公里）的軌道上飛行。 SRTM 雷達的C 波段和X 波段外置天線（一個位於太空梭艙內，另一個位於60 公尺長的可展開桅杆的末端）能夠穿透雲層並提供自身的照明，不受日光的影響，從而獲得世界表面直至北極圈和南極圈的三維地形影像。這次任務完成了222 小時的全天候雷達測繪，收集到的資訊足以裝滿20，000 多張CD。資料來源：美國國家航空暨太空總署

SRTM 儀器的核心雷達系統曾兩次搭載”奮進號”進行測繪工作。在這些任務中，該儀器從軌道上提供了地面的二維視圖。透過將來自不同製高點的數據結合起來，NASA 的科學家們製作出了立體圖像，展現了令人驚嘆的三維地形圖。但是，由於需要多次飛越這些地點，因此這個過程變得緩慢，而且雲層對雷達是透明的，不同軌道之間大氣層的變化限制了所繪製地圖的品質和準確性。這些任務主要集中在南美洲、非洲、歐洲、亞洲和大洋洲的科學興趣區域，兩次飛行各涵蓋了地球表面的約10%。

新儀器的雷達天線安裝在SRTM 桅杆的末端，另一個天線安裝在太空梭艙內，因此可以連續以三維方式觀察地球，確保從一個軌道到另一個軌道的大氣變化不再是問題。由於SRTM 能夠在任何給定區域內一次性捕捉影像，因此它能夠掃描地球上的大片區域，並以比其前身快近十倍的速度揭示詳細的地形地貌。 SRTM 一次飛行總共收集了地球陸地面積80% 的高程數據，覆蓋範圍包括本頁頂部地圖中可見的區域。

如果沒有軌道的失重狀態，重達一千磅的雷達天線對於脆弱的桅杆來說實在太重了。但是，即使在太空中，仍然存在慣性問題–有質量的物體對運動變化的阻力。這就意味著，每當太空船轉向，將儀器置於繪製下方星球地圖的位置時，SRTM桅杆就會彎曲。儘管長桅杆採用了剛性設計，但它還是會像彈簧一樣，在太空梭做任何動作後，天線末端都會搖擺不定。

幫助開發SRTM 儀器的JPL高級研究科學家 Scott Hensley說：”這是一個非常小的擺動角度，不到一度。這種移動會導致地形圖上的地物出現一千英尺（300 公尺）左右的誤差。

JPL 的設計團隊預計到了桅杆的彎曲，並在桅杆末端安裝了一套氣體噴射系統來抵消搖擺。 “這是一個非常聰明的想法，”亨斯利說。 “它大概工作了一天半，然後我想它凍住了，所以不再噴射氣體了。”幸運的是，工程師比爾-雷曼（Bill Layman）已經制定了一個飛拋應急計劃，以防噴射器出現問題。這就引出了文章開頭Kregel 和他的釣魚帽。

Kevin Kregel 和Gerhard Thiele 與太空梭和地球模式。

雷曼的飛蠅釣動作模仿了運動釣魚者使用長而靈活的飛釣竿投擲時的動作。為了將SRTM桅杆旋轉到位，克雷格爾（上圖左）和奮進號飛行員多米尼克-戈里（Dominic Gorie）首先用航天飛機的推進器進行了一次短時間的爆發，相當於飛蠅釣竿的初始彈動。這使得桅杆在太空梭轉向時略微向後彎曲，然後向前反彈。當桅杆伸直時，推進器的第二次爆發加快了梭子的旋轉，模仿了拋投的前進部分。推力的時間和強度經過調整，以防止桅杆擺動到位時產生進一步的振動。逆轉推進器程序後，一切都安靜、無振動地停止了，雷達系統也已就位，開始繪製地圖。

與冷凍氣體噴射不同的是，”飛投”機動依靠的是太空梭有限的推進器推進劑。這意味著這項技術有可能縮短任務時間。但是，克雷格爾和戈里透過飛播操縱，六次對SRTM 進行了重新定位，效率很高，為完成全部繪圖計劃留下了充足的推進劑。靈巧的駕駛使太空梭小組有足夠的時間在格陵蘭島南端和南美洲南端之間的大部分地球陸地上收集高程資料。

Michala Garrison 利用太空梭雷達地形圖任務(SRTM) 提供的地形資料和美國地質調查局(USGS) 提供的SRTM 覆蓋邊界資料拍攝的NASA 地球觀測站影像。照片和插圖來自NASA 圖像和影片庫，STS-99。 James Riordon/NASA地球科學新聞小組報道。

編譯自/ ScitechDaily