改變我們對地球看法的太空梭地

2000 年太空梭任務期間收集的海拔數據繼續以意想不到的方式為科學和社會提供資訊。在 2000 年的一次關鍵任務中,奮進號太空梭的 SRTM 計畫提供了地球地形的 3D 視圖,捕捉對各種科學應用至關重要的數據。該任務為 NASADEM 模型奠定了基礎,增強了對全球地形的了解,並使災害應變和城市規劃等領域受益。最近的進展繼續建立在這一豐富的數據遺產的基礎上,強調了其持久的價值。

2000年,奮進號太空梭顛倒並向後執行了最後一次科學任務。當艙門向下方地球打開時,太空梭雷達地形測量任務(SRTM)的儀器利用穿透雲層的無線電訊號掃描地球。 SRTM 的一個探測器位於 200 英尺長的伸縮桅杆末端,另一個探測器位於太空梭艙內,SRTM 提供了前所未有的地球 3D 視圖。

這並不是奮進號最後一次進入太空;在接下來的十年裡還將有 11 次飛行,主要致力於支援國際太空站。然而,四分之一個世紀後,SRTM 飛行成為奮進號19 年來最重要的科學任務之一。

解鎖的數據寶藏

SRTM 系統將資料記錄在類似大型錄影 西班牙 電話號碼庫 帶的磁帶上。由於掃描在任務期間每天 24 小時進行,奮進號機組人員分成兩組,輪流工作,每半小時更換一次磁帶。總之,他們在近 10 天內收集了 320 個磁帶上的 12 TB 資料。經過幾年的數據處理,美國地質調查局(USGS) 於 2003 年免費向公眾提供了所得的地形圖。

最初,美國地質調查局分發了美國的高解析度地圖,每個像素代表邊長 100 英尺(30 公尺)的區域,大約是籃球場大小的兩倍。地球其他地區的地圖最初採用 300 英尺(90 公尺)寬的低解析度像素。 2015 年,美國地質調查局發布了全球全解析度地圖。最後,在 2020 年,NASA製作了一張新的地形圖,命名為NASADEM(NASA 數位高程模型),該地圖使用經過重新處理以提高要素高度精度的SRTM 資料建立。它還包括其他測繪任務的數據,以填補早期地圖中的漏洞。

SRTM 有益於科學

電話號碼庫

海拔高度是一系列科學研究的 國家電子郵件資料庫 重要訊息,其中包括許多直接解決地球上人們的安全和生計問題的資訊。據估計,在容易遭受洪水和山體滑坡的地區,透過將降雨資訊與海拔圖相結合來預測山體滑坡危險,每年可以挽救數千人的生命(如上圖所示)。在這些數據的社會正義應用中,事實證明,基於 SRTM 的地圖對於為撒哈拉以南非洲地形困難地區的人們安置衛生服務和診所至關重要。

如果沒有 SRTM 和 NASADEM,世界上難以到達的地區的景觀特徵今天可能仍然隱藏。最近,疊加在 SRTM 高程地圖上的 Landsat 8 影像揭示了秘魯偏遠科塔瓦西峽谷的非凡深度,並暴露了加拿大巨大的折疊岩石景觀,這些岩石景觀被上一個冰河時代後退縮的冰川沖刷乾淨。這兩個區域分別如下圖所示。自從太空梭測繪任務以來的幾十年裡,SRTM 數據幫助研究人員識別了可能成為阿富汗地震來源的活動斷層線,估計了馬來西亞因森林砍伐而造成的紅樹林損失,甚至確定了發電風力渦輪機的位置如何影響房地產價值。每年都會發表數以萬計的研究論文,這些論文依賴 SRTM 地圖進行這些以及其他環境、經濟、農業和公共安全研究。

開創性的太空梭任務

自 SRTM 以來,其他天基測量增加了我們對地球地形的了解。 NASA 的ICESat(冰、雲和陸地高程衛星)、其後繼者ICESat-2 以及國際太空站上名為GEDI(全球生態系統動力學調查)的儀器等衛星任務收集了數萬億個精確的雷射測量結果,這些測量結果改善了地圖的準確性。歐洲太空總署的哥白尼計畫使用額外的衛星和建模資料來創建更多的地球表面高度資料集。隨著 NASA-ISRO 合成孔徑雷達的發射,天基地形圖的改進將繼續進行,該雷達將為地球表面提供新的、更精確的測量。

持續影響與未來前景

NASA 總部負責 SRTM 計畫 馬來西亞數據 的 Gerald Bawden 表示,儘管未來的測繪工作可能會改善地球的視野,但 SRTM 數據的價值並沒有顯示出減弱的跡象。 「SRTM 的神奇之處在於我們顯然擁有近乎全球的快照,」他說。 「收集數據只花了不到兩週的時間,但它現在為從氣候變遷和地質災害到城市規劃和森林砍伐等各個方面提供了基線。這是子孫後代的資訊金礦。 Bawden 預計 SRTM 衍生的地圖將成為本世紀末及以後的寶貴資源。

的高級研究科學家 Scott Hensley 來說,SRTM 的努力無論是在專業上還是個人上都具有重要意義。 「我參與過很多很酷的任務,但 SRTM 是我在 JPL 職業生涯中的亮點之一,」Hensley 說。 「這是我真正感到自豪的事情之一,因為它具有科學和公共效益。我知道我透過履行這項使命為人類的進步做出了貢獻。

拍攝的 NASA 地球觀測站影像,使用了太空梭雷達地形測量任務 (SRTM) 的地形資料。 提供的數據以及 SRTM 的地形數據繪製了滑坡敏感性地圖。 Joshua Stevens 使用 SRTM 的地形資料和美國地質調查局的陸地衛星資料拍攝的峽谷和岩石褶皺影像。故事由 地球科學新聞團隊撰寫。

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