近日,在社交网络上出现一些关于美国一颗价值几亿的卫星被中国停车场监控无线信号报废的言论,但是事实并非如此。这颗美国卫星确实存在一定的故障,但是与信号干扰无关,也不存在因为信号干扰导致故障,甚至报废的情况,那么具体是怎么一回事,还要从2年前说起。

2015年1月31日,美国航空航天局从范登堡空军基地发射了一枚Delta II 7320型火箭,火箭载荷为主被动土壤湿度监测卫星(SMAP),SMAP卫星的主要载荷是一台辐射计和一台L波段合成孔径雷达。

023ednc20170913 SMAP卫星工作示意图,通过机载雷达天线来对地面上的土壤水分进行扫描探测

作为美国国家研究委员会(NRC)最高优先级地球科学任务,这颗卫星的造价高达9.16亿美元,而且任务周期仅为3年,可以说是造价高昂。

可能熟悉卫星相关知识的读者会发现,这颗卫星的主要设备其实是L波段合成孔径雷达,此类设备在安装在一颗运行高度685公里太阳同步轨道(SSO)的卫星上,给人的第一反应必然是:间谍卫星,但是实际上它不是。

卫星的名字已经表明了它的用途,通过主动和被动手段来监测地球土壤湿度,那么这样的监测有什么意义?

024ednc20170913 SMAP卫星结构示意图,其中L波段雷达在发射后半年就已经停止工作,只能依赖展开式天线和辐射计工作

在地球上,土壤中保持的水分只占到一个并不高的比例,但是这些水分在整个的气象循环中是起到非常重要的作用:它决定了一个地区对于干旱及洪涝的敏感程度,决定了植物能否很好地生长并吸收大气中的碳,同时还决定了地表温度的升高和降低,而这一点还关系到风暴的形成。

在SMAP卫星发射前,地球土壤水分的监测一直依赖设置在地面上的探测器,但是这样的手段显然不够全面。因此SMAP卫星的出现就非常显得划时代,根据任务设定,这颗卫星将以每2-3天的频率生成一幅分辨率为10公里的全球土壤水分地图,10公里的分辨率已经接近星载L波段合成孔径雷达的成像极限(9公里),自然这样的分辨率显然也无法作为间谍用途。

从构造图上可以看到,SMAP携带有一台直径6米的碟形旋转天线,当卫星底部的L波段雷达工作时,这台天线负责接收雷达反射波,分辨率精度可以到9公里。如果天线只是用以接收地面上的辐射信号,那么分辨率精度就会降低到40公里。

为了避免来自各种军民用雷达的无线电干扰,SMAP选择了比较冷门的窄带无线电频段,即1400-1427MHz,这一频段在我国也属于管制频段。在没有干扰的情况下,SMAP就能够获取比较准确的地球土壤水分信息。

天不遂人愿,2015年7月,NASA宣布SMAP的主动雷达在7月初停止工作,并于9月份正式宣布雷达失效,这意味着SMAP的成像分辨率从9公里降至40公里,不过好在展开式天线工作正常,卫星依然可以用辐射计正常工作,只是在这种情况下,对地面无线信号的干扰就更为敏感。

025ednc20170913 SMAP卫星的天线可以通过旋转来增加扫描范围,基本上2-3天就能完成一次整个地球表面的扫描

东方网8月16日报道称,根据工信部《工业和信息化部无线电管理局关于开展1400-1427MHz频段违规用频设台查处工作的通知》表明,天津有一处干扰源对土壤湿度主被动探测(SMAP)卫星产生了干扰。

8月8日下午,天津市无线电监测站监测人员通过技术手段,确认了干扰源位于河西区丽晶大厦地上停车场。9日上午,执法人员查处了丽晶大厦项目违规行为。经查,丽晶大厦地上停车场内的视频监控设备使用无线传输,发生了故障,造成频率偏移,干扰了土壤湿度主被动探测卫星(SMAP)。天津市无委办执法人员对责任单位提出了整改要求,下达了责令整改通知书,要求相关单位停止干扰设备的使用,限时整改。第一时间清除了卫星干扰源。

026ednc20170913 湘潭发现的1400-1427MHz频段无线干扰源头

在中国,对SMAP监测产生影响的无线干扰源还不止天津一处,湘潭市在今年8月7日也同样排查了一处对美国SMAP卫星产生干扰的无线电站。而美方反应的威海地区存在的信号干扰在排查之后发现并不存在。

前面提到,SMAP的主动雷达在2015年的时候就已经因为电源问题导致无法工作,在那之后卫星一直依赖6米旋转雷达和辐射计工作,因此对各种无线信号干扰颇为敏感。同时无线频段管制是一项全球性的工作,各个主要国家都在这方面严格遵守国际规章,因此我国相关部门在收到美国国家航天局发出的无线信号干扰信息之后,就在各个疑似地点展开排查工作。

027ednc20170913 社交网络上关于美国SMAP卫星的消息截图

但是在社交网络上的一些言论称,中国停车场的监控系统报废了美国价值几个亿的卫星,这样的说法更是有失偏颇。

天津和湘潭排查到的无线干扰源头分别是监控系统无线传输设备和广播电视发射塔,这些设备的功率都不具备直接烧穿远在太空的卫星上的无线设备,最多只会因为无线干扰而导致SMAP在此地区的成像异常,不存在报废卫星一说。而卫星本身雷达的损坏早在2015年就已经发生,更是和现在的地面干扰不存在任何关系。

028ednc20170913 SMAP评估埃塞俄比亚土壤湿度(2016年4月1~14日),绿色代表潮湿,红色代表干旱

同时,SMAP卫星收集到的地球土壤水分信息是公开分享的,各个国家气象部门都可以从美国航空航天局处获得所需要的地面土壤水分情况,这个角度讲,SMAP卫星是一个全球性共享的项目,其探测精度的下降,对于全球气象研究是一项损失。如果因为卫星带有美国属性,而去嘲笑“卫星报废”这件事,笔者觉得这样有失公正。

(来源:观察者网)

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