NASA 的PREFIRE 任務包含從紐西蘭發射的兩顆立方體衛星，旨在解決地球兩極遠紅外線輻射的不確定性及其對全球氣候的影響。透過研究雲層和水汽如何影響向太空的熱輻射，PREFIRE 試圖完善氣候模型，改善對氣候動態和全球暖化影響的預測。

這幅藝術家的概念圖描繪的是圍繞地球軌道運行的兩顆PREFIRE 立方體衛星中的一顆。 美國國家航空暨太空總署（NASA）的這項任務將測量地球兩極地區向太空發出的遠紅外線輻射量–這些資訊是了解地球能量平衡的關鍵。 資料來源：NASA/JPL-Caltech

美國國家航空暨太空總署（NASA）的兩顆小型衛星，每顆都只有鞋盒大小，正在執行一項任務，以解決一個長期存在的大氣難題：地球極地的雲層和水汽如何影響地球的氣候。

美國國家航空暨太空總署遠紅外線輻射能量實驗（PREFIRE）任務的第一顆衛星於5月25日從紐西蘭發射升空，並於7月開始傳輸科學數據。 第二顆衛星於6 月5 日發射，8 月開始收集數據。

地球兩極地區將熱帶地區最初吸收的大部分熱量輻射到太空，主要是以遠紅外線輻射的形式。 北極和南極的雲層（如格陵蘭冰川上的雲層）會捕捉地球上的遠紅外線輻射，導致全球氣溫升高。 資料來源：NASA/GSFC/Michael Studinger

PREFIRE 的目標是測量地球從其最寒冷、最偏遠的地區–北極和南極–向太空排放的熱量。 透過提供有關極地熱量排放的詳細數據，該任務旨在完善用於預測全球暖化對地球冰層、海洋和天氣系統影響的氣候模型。

地球在熱帶地區吸收了大量的太陽能量，天氣和洋流將這些熱量輸送到極地（極地接受的陽光要少得多）。 極地環境中的冰、雪和雲等會將部分熱量散發到太空中，其中大部分以遠紅外線輻射的形式存在。 地球在熱帶吸收的熱量與從北極和南極輻射出去的熱量之間的差異是影響地球溫度的關鍵因素，有助於推動氣候和天氣的動態系統。

但是，人們從未對極地的遠紅外線輻射進行過系統測量。 這就是PREFIRE 的用武之地。 這項任務將幫助研究人員更清楚地了解地球兩極地區何時何地向太空發射遠紅外線輻射，以及大氣中的水汽和雲層如何影響輻射量。

雲層和水蒸氣會捕捉地球上的遠紅外線輻射，從而增加全球溫度–這是溫室效應的一部分。

威斯康辛大學麥迪遜分校教授兼PREFIRE 首席研究員Tristan L’Ecuyer 說：”如果我們想準確地模擬地球氣候，那麼正確地掌握雲層的影響至關重要。”

美國國家航空暨太空總署的PREFIRE 任務由兩顆鞋盒大小的立方體衛星組成，其中一顆就放在藍峽谷技術公司的桌子上。 該公司建造了衛星總線，並整合了JPL 提供的熱紅外光譜儀。 資料來源：NASA/JPL-Caltech

地球兩極的雲和水蒸氣就像夏日的窗戶： 北極地區晴朗、相對乾燥的天氣就像打開一扇窗戶，讓悶熱的房間散出熱量。 多雲、相對潮濕的天氣就像一扇緊閉的窗戶，將熱量困在​​裡面。

雲的種類和形成的高度會影響極地大氣的熱量截留程度。 低空雲層主要由水滴組成，就像一扇有色的窗戶，具有降溫作用。 高海拔雲層主要由冰粒組成，更容易吸收熱量，產生暖化效應。 由於中海拔雲層的水滴和冰粒含量各不相同，因此它們可以產生升溫或降溫效應。

但是，雲是出了名的難以研究： 它們由微觀粒子組成，可以在幾秒到幾小時內移動和變化。 下雨或下雪時，水和能量會發生巨大的重新組合，從而完全改變雲的特性。 這些不斷變化的因素使得在氣候模型中真實捕捉雲的行為變得更加複雜，而氣候模型則試圖預測全球氣候情境。

各種氣候模型在表現雲層方面的不一致，可能意味著預測升溫5或10華氏度（3或6攝氏度）之間的差異。 PREFIRE 任務旨在減少這種不確定性。

每個太空船上的熱紅外光譜儀將對遠紅外線範圍內的光波長進行重要測量。 這些儀器將能夠探測到其他類型的光學儀器基本上無法探測到的雲層。 PREFIRE 的儀器將足夠靈敏，能夠探測到顆粒的大致大小，從而區分液滴和冰粒。

美國太空總署噴射推進實驗室大氣科學家、PREFIRE 科學小組成員布萊恩-卡恩說：「PREFIRE 將為我們提供一雙觀察雲層的新眼睛。」我們還不太確定會看到什麼，這真的很令人興奮。 “

PREFIRE 任務由美國國家航空暨太空總署（NASA）和威斯康辛大學麥迪遜分校（University of Wisconsin-Madison）合作完成。 美國國家航空暨太空總署的噴射推進實驗室（JPL）是位於加州帕薩迪納的加州理工學院的一個分部，為美國國家航空暨太空總署的科學任務局管理這項任務，並提供光譜儀。 藍峽谷技術公司設計並建造了立方體衛星，威斯康辛大學麥迪遜分校負責處理和分析收集到的數據。

這些太空船由火箭實驗室根據美國國家航空暨太空總署（NASA）的發射服務計畫管理的”專用和共乘的風險級採購（VADR）”合約發射。 像PREFIRE 這樣的立方體衛星是推動科學和技術發展的寶貴工具，是任務架構和科學研究創新的成本效益平台。

編譯自/ scitechdaily