9億美元造的美國SMAP衛星被中國停車場信號搞廢了?

turromda     2017-08-18     25     檢舉

【文/觀察者網專欄作者 殷豈】

近日,在社交網路上出現一些關於美國一顆價值幾億的衛星被中國停車場監控無線信號報廢的言論,但是事實並非如此。這顆美國衛星確實存在一定的故障,但是與信號干擾無關,也不存在因為信號干擾導致故障,甚至報廢的情況,那麼具體是怎麼一回事,還要從2年前說起。

2015年1月31日,美國航空航天局從范登堡空軍基地發射了一枚Delta II 7320型火箭,火箭載荷為主被動土壤濕度監測衛星(SMAP),SMAP衛星的主要載荷是一台輻射計和一台L波段合成孔徑雷達。

9億美元造的美國SMAP衛星被中國停車場信號搞廢了?

SMAP衛星工作示意圖,通過機載雷達天線來對地面上的土壤水分進行掃描探測

作為美國國家研究委員會(NRC)最高優先順序地球科學任務,這顆衛星的造價高達9.16億美元,而且任務周期僅為3年,可以說是造價高昂。

可能熟悉衛星相關知識的讀者會發現,這顆衛星的主要設備其實是L波段合成孔徑雷達,此類設備在安裝在一顆運行高度685公里太陽同步軌道(SSO)的衛星上,給人的第一反應必然是:間諜衛星,但是實際上它不是。

衛星的名字已經表明了它的用途,通過主動和被動手段來監測地球土壤濕度,那麼這樣的監測有什麼意義?

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SMAP衛星結構示意圖,其中L波段雷達在發射後半年就已經停止工作,只能依賴展開式天線和輻射計工作

在地球上,土壤中保持的水分只佔到一個並不高的比例,但是這些水分在整個的氣象循環中是起到非常重要的作用:它決定了一個地區對於乾旱及洪澇的敏感程度,決定了植物能否很好地生長並吸收大氣中的碳,同時還決定了地表溫度的升高和降低,而這一點還關係到風暴的形成。

在SMAP衛星發射前,地球土壤水分的監測一直依賴設置在地面上的探測器,但是這樣的手段顯然不夠全面。因此SMAP衛星的出現就非常顯得劃時代,根據任務設定,這顆衛星將以每2-3天的頻率生成一幅解析度為10公里的全球土壤水分地圖,10公里的解析度已經接近星載L波段合成孔徑雷達的成像極限(9公里),自然這樣的解析度顯然也無法作為間諜用途。

從構造圖上可以看到,SMAP攜帶有一台直徑6米的碟形旋轉天線,當衛星底部的L波段雷達工作時,這台天線負責接收雷達反射波,解析度精度可以到9公里。如果天線只是用以接收地面上的輻射信號,那麼解析度精度就會降低到40公里。

為了避免來自各種軍民用雷達的無線電干擾,SMAP選擇了比較冷門的窄帶無線電頻段,即1400-1427MHz,這一頻段在我國也屬於管制頻段。在沒有干擾的情況下,SMAP就能夠獲取比較準確的地球土壤水分信息。

天不遂人願,2015年7月,NASA宣布SMAP的主動雷達在7月初停止工作,並於9月份正式宣布雷達失效,這意味著SMAP的成像解析度從9公里降至40公里,不過好在展開式天線工作正常,衛星依然可以用輻射計正常工作,只是在這種情況下,對地面無線信號的干擾就更為敏感。

9億美元造的美國SMAP衛星被中國停車場信號搞廢了?

SMAP衛星的天線可以通過旋轉來增加掃描範圍,基本上2-3天就能完成一次整個地球表面的掃描

東方網8月16日報道稱,根據工信部《工業和信息化部無線電管理局關於開展1400-1427MHz頻段違規用頻設台查處工作的通知》表明,天津有一處干擾源對土壤濕度主被動探測(SMAP)衛星產生了干擾。

8月8日下午,天津市無線電監測站監測人員通過技術手段,確認了干擾源位於河西區麗晶大廈地上停車場。9日上午,執法人員查處了麗晶大廈項目違規行為。經查,麗晶大廈地上停車場內的視頻監控設備使用無線傳輸,發生了故障,造成頻率偏移,干擾了土壤濕度主被動探測衛星(SMAP)。天津市無委辦執法人員對責任單位提出了整改要求,下達了責令整改通知書,要求相關單位停止干擾設備的使用,限時整改。第一時間清除了衛星干擾源。

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湘潭發現的1400-1427MHz頻段無線干擾源頭

在中國,對SMAP監測產生影響的無線干擾源還不止天津一處,湘潭市在今年8月7日也同樣排查了一處對美國SMAP衛星產生干擾的無線電站。而美方反應的威海地區存在的信號干擾在排查之後發現並不存在。

前面提到,SMAP的主動雷達在2015年的時候就已經因為電源問題導致無法工作,在那之後衛星一直依賴6米旋轉雷達和輻射計工作,因此對各種無線信號干擾頗為敏感。同時無線頻段管制是一項全球性的工作,各個主要國家都在這方面嚴格遵守國際規章,因此我國相關部門在收到美國國家航天局發出的無線信號干擾信息之後,就在各個疑似地點展開排查工作。

9億美元造的美國SMAP衛星被中國停車場信號搞廢了?

社交網路上關於美國SMAP衛星的消息截圖

但是在社交網路上的一些言論稱,中國停車場的監控系統報廢了美國價值幾個億的衛星,這樣的說法更是有失偏頗。

天津和湘潭排查到的無線干擾源頭分別是監控系統無線傳輸設備和廣播電視發射塔,這些設備的功率都不具備直接燒穿遠在太空的衛星上的無線設備,最多只會因為無線干擾而導致SMAP在此地區的成像異常,不存在報廢衛星一說。而衛星本身雷達的損壞早在2015年就已經發生,更是和現在的地面干擾不存在任何關係。

9億美元造的美國SMAP衛星被中國停車場信號搞廢了?

SMAP評估衣索比亞土壤濕度(2016年4月1~14日),綠色代表潮濕,紅色代表乾旱

同時,SMAP衛星收集到的地球土壤水分信息是公開分享的,各個國家氣象部門都可以從美國航空航天局處獲得所需要的地面土壤水分情況,這個角度講,SMAP衛星是一個全球性共享的項目,其探測精度的下降,對於全球氣象研究是一項損失。

 

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