NISAR：追踪地球细微变化的强大新卫星

贺兰石

NASA 和印度空间研究组织的 NISAR 卫星旨在通过频繁的全球扫描彻底改变我们对地球表面运动的认识。通过探测陆地和冰层的微小运动，这颗卫星将加强对地震和火山爆发的预测，并以以前无法实现的方式监测基础设施的稳定性，从而为灾害管理节省大量时间和资源。

这幅艺术家的概念图描绘了加利福尼亚州中部和北部上空的 NISAR 卫星。 NISAR 是 NASA 和 ISRO（印度空间研究组织）的一项联合任务，是 NASA-ISRO 合成孔径雷达的简称。 资料来源：NASA/JPL-Caltech

监测地球运动

地球表面一直在运动，尽管我们并不经常注意到。 长期以来，科学家们一直利用卫星和地面仪器来追踪与地震、火山、山体滑坡和其他地质事件有关的运动。 现在，美国国家航空航天局（NASA）和印度空间研究组织（ISRO）开发的一颗新卫星旨在加深我们对这些变化的了解--甚至可以帮助我们更好地应对自然和人为灾害，并从灾害中恢复过来。

NISAR（NASA-ISRO合成孔径雷达）任务将每12天两次监测地球上几乎所有陆地和冰雪覆盖表面的移动。 这种数据收集频率将使研究人员能够更全面地了解地球表面随时间的变化情况。位于南加州的美国宇航局喷气推进实验室（JPL ）的 NISAR 应用负责人 Cathleen Jones 解释说："这种定期观测使我们能够观察地球表面如何在几乎整个地球上移动。"

NISAR 任务将帮助研究人员更好地了解地球表面随着时间的推移而发生的变化，包括火山爆发前的变化，如图中 2009 年 4 月阿拉斯加南部雷杜布特山的火山爆发。 资料来源：R.G. McGimsey/AVO/USGS

与其他卫星和仪器的补充测量数据一起，NISAR 的数据将为地球表面的水平和垂直运动提供更完整的图景。 这些信息对于更好地了解从地壳力学到世界上哪些地区容易发生地震和火山爆发等各种情况至关重要。 它甚至可以帮助确定堤坝是否受损，或者山体是否开始滑坡。

先进的雷达技术

这项任务计划于 2025 年初从印度发射，它将能够探测到小到几分之一英寸的地表运动。 除了监测地球表面的变化，这颗卫星还能跟踪冰原、冰川和海冰的运动，并绘制植被变化图。

这些非凡细节的来源是一对运行于长波长的雷达仪器：一个由 JPL 制造的 L 波段系统和一个由 ISRO 制造的 S 波段系统。 NISAR 卫星是第一颗同时搭载这两种仪器的卫星。 每种仪器都能昼夜收集测量数据，并能穿透阻碍光学仪器视线的云层。 L 波段仪器还能穿透茂密的植被测量地面运动。 这一功能在火山或断层周围被植被遮挡的地区尤其有用。

"NISAR卫星不会告诉我们地震何时发生。 相反，它将帮助我们更好地了解世界上哪些地区最容易发生大地震，"加利福尼亚州帕萨迪纳市加州理工学院负责此次任务的美国固体地球科学负责人马克-西蒙斯（Mark Simons）说。

卫星提供的数据将让研究人员深入了解断层的哪些部分缓慢移动而不会产生地震，哪些部分被锁定在一起，可能会突然滑动。 在加利福尼亚等监测相对较好的地区，研究人员可以利用 NISAR 来关注可能产生地震的特定区域。 但在世界上监测不那么完善的地区，NISAR 的测量结果可能会揭示出新的地震多发区。 当地震发生时，卫星提供的数据将帮助研究人员了解断层破裂的原因。

印度空间研究组织位于印度艾哈迈达巴德空间应用中心的 NISAR 固态地球科学负责人 Sreejith K M 说："从印度空间研究组织的角度来看，我们对喜马拉雅板块边界特别感兴趣。该地区过去曾发生过大震级地震，NISAR 将为我们提供有关喜马拉雅山地震危害的前所未有的信息。"

地表运动对火山研究人员也很重要，他们需要长期定期收集数据，以探测可能是火山爆发前兆的地表运动。 随着岩浆在地球表面下的移动，陆地会隆起或下沉。 NISAR 卫星将有助于更全面地了解火山变形的原因，以及这种移动是否预示着火山爆发。

持续监测基础设施安全

在堤坝、渡槽和水坝等基础设施方面，NISAR 多年来提供连续测量的能力将有助于确定这些结构和周围土地的通常状态。 如果情况发生变化，资源管理人员就可以确定需要检查的具体区域。琼斯说："与其每五年对整个输水管道进行一次勘测，不如针对有问题的区域进行勘测。"

这些数据对于证明大坝在地震等灾难后没有发生变化也同样有价值。 例如，如果旧金山发生大地震，液化--松散或积水的沉积物在剧烈的地面震动后失去稳定性--可能会给萨克拉门托-圣华金河三角洲沿岸的大坝和堤坝带来问题。

琼斯说："这里有一千多英里长的堤坝。需要一支军队才可以去查看所有的堤坝，而NISAR任务将帮助当局从太空对它们进行勘测，并确定受损区域。这样就可以节省时间，只去检查已经发生变化的区域。 这可以节省大量的灾后维修费用。"

关于 NISAR 的更多信息

NISAR（NASA-ISRO 合成孔径雷达）是美国国家航空航天局（NASA）和印度空间研究组织（ISRO）合作开发的一项突破性地球观测任务，标志着两个机构之间的首个联合硬件项目。 这一合作项目结合了美国国家航空航天局喷气推进实验室（JPL）和印度空间研究组织 U R Rao 卫星中心的专业知识，创造出一颗能够以前所未有的细节跟踪地球表面变化的卫星。 喷气推进实验室负责美国部分，提供 L 波段雷达、雷达反射天线、可部署吊杆、高速通信系统、GPS接收器、固态记录器和有效载荷数据子系统。 同时，印度空间研究组织将提供卫星的航天器总线、运载火箭、任务操作和 S 波段雷达电子设备。 美国国家航空航天局和印度空间研究组织旨在共同利用NISAR的精确数据来监测全球陆地和冰面的运动，从而加深我们对地球上自然和人为变化的了解。

编译自/scitechdaily