通过全国的电视网，整个美国都看到了哥伦比亚号航天飞机的第二次飞行。哥伦比亚号从离开地面一百三十七英里的空间轨道上发回了详细的飞行情况。航天飞机的货仓里载有新型监测仪器，用它们能观察地球的地貌，测出大气中的二氧化碳含量，甚至还能查明海洋藻类植物的生长情况。机上最大的一台仪器是Caltech喷气推进实验室研制的专用
成像雷达，用它可以有惊人的发现：撒哈拉大沙漠古代区域逐步变化的过程、断层线、冲击扇的特征以及被今天荒芜沙漠所覆盖着的古代干河床和数千年以前水的遗迹。美国国家航天局地球行星署的理事詹姆斯 · 维尔切（James Welch）把雷达令人意外的“X射线透视”能力称为“最了不起的奇迹”。用一部成像雷达从空间对地球进行透视观察可以连续工作二十年。今天，卫星明亮的“眼睛”帮助地质学家确定矿藏位置；帮助水文学家测量山区的积雪，以便估计春天冰雪融化时河流的流量。从某种意义上说，科学已发展到了利用空间卫星来普查全世界的资源。电视观众都很熟悉同步气象卫星，即GOES卫星，它能提供许多十分重要的电视气象图。两颗卫星（美国海洋与气象局租用的东方鸟号和西方鸟号）悬伫在赤道上空22，300英里的两个固定位置，不断地监视着整个西半球。一天24小时，每隔半小时GOES探测装置就从北极到南极对地球进行扫描，然后将大量信息数据发送回N0 AA地面站用电子计算机进行处理。GOES探测器能对大气层进行各种观测：计算各种不同高度的温度、湿度，监测大气层的高低和标定气流场。现在农民可以看到每天的资料。例如，利用Eastbird提供的佛罗里达州红外图像，就能准确地预报某地会有霜冻袭击和农作物的生长情况。红外图像还有助于分析测定海水的温度，因而能跟踪暖流，如像墨西哥暖流，它们的位置每年都在移动。当发生意外情况时，可以调节原来各30分钟一次的扫描周期，使它加快。不久前，得克萨斯Wichita Falls附近受到龙卷风的袭击，当时就指令GOES卫星每3分钟对地球进行一次扫描，监视迅速蔓延的暴雨。这种形状像漏斗的暴风具有魔鬼般的破坏性。卫星的早期警报使数百人免招生命危险。
两颗GOGS卫星再加其它NO2A卫星和军用气象卫星，在大约500英里的空间，从南极到北极包围着地球，对它进行密切的观察。
极轨道卫星每天两次观察地面上的每一个点。这样就给生物学家和气象学家带来了方便。卫星把雷达波发射到那些难于接近的动物，观察它们的气候习惯。现在，像鲨鱼、北极熊、海龟（甚至于毒品走私者）都能用这些空间时代的Dick Tracys来跟踪。
早期空间飞行中所进行的各种实验，促进了地球探测遥感仪器的发展。在双子（Gemini）和阿波罗飞船上，宇航员只能手持多光谱照相机摄下大地的形象。由于这些照片获得了出色的效果，NASA决定发展更完善的多光谱装置。这就是后来开始的Landsat大地探测卫星计划。从1972年以来已先后发射了四颗这种卫星，到目前还有两颗仍在运行。参加Landsot1号、Landsat3号计划的科学家Stanley Freden指出“一张卫星图像所获得的地面透视像，用一系列航空照片组合也无法做到”。
当卫星通过某地区上空时，多光谱装置垂直向下扫描，录下地面的图形。它的最小分辨率是四分之一英亩面积反射的可见光线和红外线。Landsat卫星最重要的探测原理是：地面上位置固定的每一物体——土壤、岩石和人造建筑——它们都分别发射一个频谱的信号，也就是说只占光谱中的一条谱线。最新型的Landsat（大地卫星）还能够接收地面受热物体发射的热电磁波。
在Landsat采用的彩色系统中，强红卫线辐射源，例如植物，用红色表示。但是不同的植物，如森林，灌木和庄稼它们红的程度有差异。专家们根据这些颜色上的差异就能辨别各种农作物、丈量土地、诊断植物的病虫害。堪萨斯州曾经用卫星图像估算小麦的种植面积，精确度达97%。在缅因州，造纸公司利用Landsat传感图像观察速成林木的生长情况。常绿树林的图像一年四季总是浅红色的。而杂木林则随着整个生长过程而变化，先是粉红，然后到红色再到褐色。
在卫星图像上，人口集中的城市表示为灰蓝色的小块，这是因为高速公路，机场和建筑群都能反射较强的可见光线。空旷的土地可以表示为白色、绿色或褐色，这取决于土壤的具体条件。清洁水面看上去是些暗区，因为水对各个波长的光线几乎都不反射，所以Landsat就收不到信号。Freden指出：“我们之所以能看到河流、湖泊和沿海港湾的彩色图像，实际上是浅水底沉积物的反映。”利用这种原理，我们能够研究河流和潮汐，并找出水下的污染废物。
从资料销售的情况看，石油和矿产开采公司对Landsat图片使用得最多。其主要原因在于从500英里的空间Landsat能发现许多重要的地质结构资料，而这一点无论是地面或是在空中观察都无法获得。它能发现新岩穹和断层，从这些构造可以找到石油。
虽然计算机已经能输出一百多万张Landsat图片，但是就每一张图像来说，计算机仅仅使用了卫星所收集到的大量数字信息中的一小部分。科学家们大量的研究工作实际上才刚刚开始。例如通过分析图像红色的程度来判断物体红外辐射强度，从而得
到很有用的一个植物指数。这个数值越大，农作物就越健壮。地质学家们，如像NASA Goddard空间飞行中心的Herbert Blodget也正在采用类似的方法来识别各种岩石的类型，为寻找新矿藏提供有价值的线索。例如，用一张沙特阿拉伯西部的图像，Blodget就能够标定火山岩层和沉积岩层中间的花岗岩矿袋，甚至于发现那些露天的黄铁矿。
除Landsat卫星主要做地质勘察外，围绕着地球的许多其它卫星正在对地球环境进行多方面的研究，例如，Solar Mesosphere Explorer，（太阳中圈探测号）侧重监测大气层中臭氧的浓度。这是一个极重要的数据，因为臭氧层能保护我们不受太阳紫外线的伤害。
磁场变异
Magsat（磁场卫星）1979年发射进入轨道，共飞行了八个月，获得了十亿多个地球磁场强度和方位的信号。通过数据处理，科学家们绘制了“磁场变异”图。一些微弱的磁场是由隐藏在地表内部的物质产生的。事实上，地表下岩石的磁场信号，为我们了解地幔下地壳的成分、温度、结构等各方面情况提供了线索。
有些卫星，如像NASA的雨云探测号，就具有多种功能。四年前发射的Nimbus7（雨云7号）能完成：绘制海洋冰图、大气尘埃报警、测量一氧化碳，甲烷和氨的含量。它也携带了一台专门用于研究海洋生物资源的探测器。Nimbus7号用它的“沿海彩色扫描仪”（Coastal Zone Color Scanner）测量世界各地海水从蓝色到绿色不同程度的变化，就能间接计算出海水中海生植物即海藻的数量。微生物是一种最基本形式的粮食，它最终很可能成为人类的食物。GZCS组织主席Warren Hovis认为：“为了解我们沿海水域的产鱼量，首先就必须了解能维持鱼类生存的食物有多少。”
最近，美国海洋渔业公司（NMFS）使用一个海洋研究装置，在海上测量了从北卡罗来纳的Hatteras岬到Cod岬一带海域的海藻分布。普查工作进行了一个月的时间，而让CZCS卫星完成这项工作仅需要两分钟。
在太平洋沿海，加利福尼亚州Monterey海洋资料中心（Ocean Date Service）把最新的卫星扫描彩色图像，用无线电发送给海上的拖网渔船，帮助渔民寻找大鱼群。例如，金枪鱼常常聚集在海藻丰富水域的外边。
应当指出，CZCS和Landsat所携带的多频谱扫描仪都属于被动探测器。它们只能够接收通过地球反射或是由地球发射的电磁波。然而随着科学技术的发展，卫星探测装置也更加先进。成像雷达能向一个目标发射超高频雷达波，然后再接收地面反射回到卫星的微弱回波信号。JPL的一位科学家Michael Kobrick说：“一个回波信号的强度，往往比一个雨点冲击地球所含的能量还要小。”
Landsat主要探查地面的化学成分，而成像雷达则主要探测地面的物理结构。粗糙表面将会反射较大的波能给接收机，因此，山脉、熔岩流和森林在雷达图像上表现为明亮的图形。而光滑的目标如像沙漠和平静的水面，则由于它们几乎没有能量反射而形成暗的图形。
Kobrick说：“这种现象，刚好与人们在地球用肉眼观察到的情况相反。”
Kobrick特别强调不同于Landsat的是，成像雷达不受气候和白昼影响的特性。“因为它能穿透云层而完全不受阻碍，因此从雷达图像上无法辨别地而究竟是在下雨还是夜晚。”以前巴西的大片地区都未能绘制地形图，直到能穿透集雨云层的空间雷达问世后这项工作才得以完成。今后，NASA计划把成像雷达送入金星的轨道。那时人类就能看清金星终年被阴暗的硫酸云层罩下的地质面貌。
大型短路装置
NASA五年前首次把一部民用成像雷达送入地球轨道，它安装在一颗名叫Seaiat的海洋研究卫星上。一个巨大的短路器使它的工作期减少到三个月，但是在这段时间里海洋学家仍然获得了大量清晰的海洋图像。在我们的地球上有三分之二是被水覆盖着的。雷达的分辨率达到了25码，用它观察了数英里长海面波浪的纹理和必威在线网站首页网址 特征，极地冰层，海流，油膜和涡流。在一张Nantucket岛附近海域的雷达图上，可以看到海面细浪的形状和浅海底沙滩表面形状很相似。
虽然卫星上的成像雷达不是为观察陆地而设计的，但它却能对令人惊奇的山脉，火山和峡谷图像，使许多地球科学家对它的空间探测能力感到满意。并积极倡导NASA在航天飞机第二次飞行时携带成像雷达系统。在飞行中，航天飞机上的设备每秒钟发射1500个无线电脉冲，每一个脉冲的功率能照明一只1000瓦的灯泡。雷达用这种脉冲对四万平方英里地面进行扫描，这个面积能包括，用计算机分析发现了隐藏在沙漠下古河道的整个埃及、苏丹地区。
雷达能观察到地面以下至少两码的地方，但它这种奇特的能力在使用中也受到一些地面条件的限制。“雷达进行透视的地面必须是干燥的，表面上的物质必须是细粒状并且是均匀的。”JPL的无线电地质学家Ronald Blom解释说：“没有人认为地球上找得到能满足以上两项条件的地区。”不过在撒哈拉沙漠局部特殊的超干燥区可以例外，在那里要隔30 ~ 50年才会下一次雨。这些特殊的条件在太阳系的其它星球上也许更容易满足。例如，按照火星上的干燥条件，完全可以获得理想的火星地下结构图像。
NASA去年12月宣布：哥伦比亚号在1981年11月的那次飞行中已经找到了金矿。航天飞机上的红外辐射仪在加利福尼亚Baja的偏远地区发现了氧化铁和高岭土矿藏。根据JPL的Alexander Goetz和国内地质勘探局的Lawrence Rowan的要求：“在储藏矿物的地区，应优先勘查金、银、铜、铅、锌等矿藏。”
去年十月，一个由美国和墨西哥科学家联合组成的小组，乘直升飞机到某山区上空进行了探矿工作。这块直径约三英里的山地可以说是首次从空间探矿的地区。
现在，JPL的科学家已经能够把各种不同探测器所获得的透视图像综合起来分析研究。把Seasat和Landst的资料加以组合，科学家们就能找出在其它任何地图上都无法分辨的岩层。Landsat提供化学的信息（岩石的生长期和成分），而成像雷达则确定地形结构（岩层是粗糙的还是光滑的）。Blom运用这种技术分析了使犹他州东部面积1100平方英里地区上升的San Rafael隆起（smell），在这种情况下，中心部分的上升量一定比各部分的和要大。在他的通用色彩计算机上显示，鲜蓝色的环形页岩层围绕着一个红褐色的沙石中心分布。这样的地质图不仅有理论价值，隆起本身包含着有重要经济价值的铀矿藏。铀是核反应堆需要的原料。
生存环境而不是经济利益迫使人们不断研究和发展卫星探测系统。的前主任Bruce Murray在他对实验室全体人员作最后一次讲话时说，“在整个冰河期，这个地质时期现在还在继续着，地球的气候已发生了大量迅速的自然变化。大气层中二氧化碳的平衡控制着冰帽的融化和海平面的上升，如果这个平衡被破坏其结果将威胁到人类的生存。因此在今后某个时候，也许在1990年前，监测全球气候，重要生态环境参数的测定和初期预报将成为美国的迫切任务之一。”完全可以预言，空间遥感技术是大学面临的重要课题。
[Science Digest，1983年3月]