—系列极地卫星和地球同步卫星有可能可靠地预测地球环境

人类一直生活在无法预测变化的环境之中。气象与气候的自然波动，火山爆发，甚至冰期，都曾经造成了区域性和全球性的灾难。不过，从事于了解地球的科学家们正在形成一种新的有助于预测环境的理论，这种理论部分地根据地球是一个整体的认识而得出，孤立地去了解单一部分——海洋，大气，陆地，或生命形态——都不足以预测变化。

随着人类繁荣昌盛，它改变了维持生存于这颗行星上面生命的反馈控制系统的精巧平衡。日益增加的污染、工业化和资源利用，都在逐渐而粗暴地改变全球性气候。这可被描述为一场可以把地球推向前所未有剧烈变动的伟大实验。

目前，一般说来，卫星可以监测区域性直至全球性在物理、化学、生物和地质方面重大变化。先进的高精度仪器直接测量大气、海洋和深入地球内部各种过程的影响。计算机容纳足以实际模拟环境变化的卫星数据。最后，有据可查的诸如二氧化碳与甲烷这种产生温室效应的气体增多，热带森林砍伐，以及臭氧层空洞，都已引起了公众的反响，并且促动了国会。科学家们必须负起责任来。

在1986年9月，为了组织起来对付这个复杂问题，国际科学联盟会议批准了一份叫做《国际地壳一生物层规划：全球性变化研究》文件，这是一种契约，其根源要追溯到1957年和1958年的国际地球物理年。从那时候以来，对地球的了解已经达到地球学家们做好准备去解决全球性何题的地步。而且，来自东方与西方，来自发达国家与发展中国家，以及来自所有相关学科的科学家们都在研究，以便制定出新的规划。

基础是在1983年奠定的，那时有一份国际科学联盟会议的报告指出：“今后几十年的主要智力任务就是加深和加强我们对地壳和生物层若干部分之间相互作用的了解。”很大程度上，它是以1983年美国国家研究会议的一份题为《关于国际地壳——生物层规划全球性变化研究》文件为基础的 。

该报告强调适用于遥感大气、地质、生物和海洋状况的新技术，并且预计卫星遥感的全球视界将会使了解全球性变化的工作发生革命性变化。

在那以后的五年间，卫星测量已能在从臭氧直至海中生物体系的各个领域内进行识别。在许多技术报告之中，有一份1987年由国家航空航天局空间应用咨询委员会所作的题为《把遥感技术与全球需要联系起来：战略设想》的研究报告指出，新技术如何做到有计划地采集关于陆地、森林、大气和海洋的资源的数据（包括可回收和不可回收两种情况）。这些数据对于了解全球性变化都是至关重要的。

卫星遥感确实已经成为国际性，在极地轨道和地球同步轨道上，有美国、苏联、法国、印度、日本和欧洲空间局的航天器在运行，而且，这些国家，以及加拿大、中国和意大利，正在安排研究各种过程的任务。至于实用性测量，气象卫星国际网络提供了大气的资料。法国的太阳黑子卫星和美国的陆地卫星都是用于监测陆地利用和矿存量。日本的海上观测卫星（1987年发射）观测着海面和大气。苏联则公布了它在地球遥感方面定期任务的简要情况。

未来是有希望的。在1990年发射欧洲空间局遥感卫星（名为遥感卫星1号）之后，该卫星将在全天候条件下拍摄海洋、沿海地区水情、冰场以及陆地物质。从1991年开始，美国和法国合作的命名为TOPEX/POSEIDON的海洋地形任务，将精确测定海洋流动高度。还有，在1991年，美国的上大气层研究卫星将测量大气层各种化学成分。日本的地球遥感卫星（也打算在1991年发射）将探测全球性矿产资源和能源，并且采集关于在农业与森林资源、环境监控和陆地使用安排方面的管理资料。加拿大的雷达卫星（打算在1992年发射）则采集研究北极与海洋以及管理农业、森林与水资源所需的高分辨率数据。

与国家航空航天局一道，意大利正在安排第二颗激光地球动力学卫星（名为激光地球动力学卫星2号），以便在1993年开始测量洲际板块运动。印度的遥感卫星将采集农业、地质和水文方面的资料，供管理天然资源用。日本在1993年安排一颗先进的观测地球的卫星，用以测量大气和海洋的颜色。

形成一个完善的全球性观测体系不是一件容易的事，它将取决于广泛性安排。在这里，国家航空航天局因提出旨在说明只有从空间才能在全球范围内研究我们居住的行星的《关于地球行星任务》而居于领先地位。这将是《国际地壳一生物层规划》的实用部分。从位于各种卫星平台上面的传感器进行观测，将与全球性调查结合起来，并且将被用来详细观看特殊现象。

一组九个平台将由在与太阳同步的极地轨道上的四个平台和在地球同步轨道上的五个平台组成。美国拟贡献二个极地平台，而欧洲空间局和日本国家空间开发局各一个。第一个极地轨道器将在1994年发射，其余四个全部在1997年置于轨道上，它们在早晨和午后的交叉时间里在极地可达的全球范围内进行观测，美国拟提供三个地球同步平台，欧洲空间局和日本各一个。这些平台的发射与部署将在1996年和2000年之间。而且还包括小倾角低高度的载荷。

正在提出在九十年代国家航空航天局一系列《地球探索者》研究任务：与其它国家航天器一道，进行需要特殊轨道和专门构型的测量。这些包括全球辐射堆集、热带降雨以及地球重力场与磁场。

极地平台将支持地球观测系统，这个系统包含有国家航空航天局仪器（来自国家海洋与大气管理局的一套仪器）及来自欧洲、日本和其它国家的仪器。此种载荷将监测地球磁场、大气的温度与水蒸气、臭氧、悬浮微粒、输出辐射、降水量、海面温度、海冰、海洋叶绿素、表面风、海浪高度、海洋环流、雪覆盖、陆地利用、植被、庄稼、火山以及水分循环。来自遇险船只和飞机的通讯也将受到监测。地球观测系统将由先进的光学、微波和激光的传感器构成，这些传感器初期将补充实用的仪器，而且有一天可以代替它们。这可以做到从空间经常监测大气化学成分、全球性风、空间等离子体，亦许还可以可靠地辨别矿物。

所有极地平台和地球同步卫星拟测量此行星的全部特性，其中包括全球性云、植被、冰、降雨量、湿度。海洋测量将包括海流与叶绿素含量以及海面的风应力，构成地球表层的板块的运动与形变，以及影响辐射平衡的气体：二氧化碳、甲烷、臭氧和其它许多气体，也将予以测量。

数据分析与数值模拟两者实质上是把空基测量与陆基实验结合在一起，并且是利用通用的现代化信息管理系统把数据综合起来。设计几十年用的数据收集、综合和分析系统，将包括提供宇航员或机器人服务所作的规定。要求改进技术以保证新的系统能够长期可靠地传输大量卫星数据。

估计极地平台是用“大力士4号”运载火箭发射，在空间站装配，然后用空间运输飞行器升至实用轨道。所以，到了九十年代后期，空间站必须保障在轨道上进行装配，并且运输飞行器必须投入使用。

国际间和学科间的关系意味着：除国家航空航天局外，政府当局，尤其是国家科学基金会和国家海洋与大气管理局，必须参加关于地球的任务。

由今日实用卫星和研究卫星所作的地球观测应计入到九十年代中期，所以，为了连续起见，更换工作应从近期预算周期出发。不过，目前资助包含有在空间站预算中的一个极地平台和期望从美国以外得到的第二个平台资金。

科学家们了解观测什么和怎样观测。一直没有解决的是：数据怎样综合，根据数据推导出来的模型是否会加深对地球如何工作的理解。毫无疑问，可靠而全面地预测地球环境的变化，将取决于全球性测量系统是否置于空间场所。

[Aerospace America，1988年7月号]