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发射自己的卫星——优点和缺点

尽管有来自西方的免费数据,发展中国家正在建造自己的卫星——Tatum Anderson问,这种收益会超过成本吗。

印度将在未来三年再发射两颗卫星的新闻凸显了发展中国家加入到西方已经很庞大的空间投资中的趋势——有时候它们付出了重大的财政成本。

印度空间研究组织(ISRO)上个月(10月18日)宣布了发射两颗地球观测卫星的计划,它们将加入现有在轨的6颗卫星的行列。南非在几个月前(9月17日)发射了它的首颗商用卫星。中国、巴西、泰国和越南都有卫星,阿尔及利亚和尼日利亚也有。

许多这些卫星的用途是监测环境,从人口密度到洪水再到碳排放。但是专家质疑了这是不是宝贵的资金的最佳用途,特别是对于那些甚至无法养活它们的人民的国家。如今随着欧洲和美国的几个国际组织提供免费卫星数据,资助优先级很可能获得更密切的关注。

南非建设能力

以南非的新卫星SumbandilaSat为例,这颗卫星将监测从作物和人口密度到水坝水位的该国环境,它拥有6个高分辨率照相机。它可以提供更好的灾害管理,诸如追踪定期侵袭邻国的洪水,以及国内的荒漠草原火灾,或者甚至可能追踪作物产量从而更好地预测干旱。

但是Stellenbosch大学电子工程教授Herman Steyn说,南非的一个关键目标是国家自信心(以及科学自信心)。这个卫星的项目就是在该大学开始的。正如他所说,它已经帮助培训了新一代南非空间科学家和工程师。

"如果你想激励南非人从事科学和工程职业,你需要有能力告诉他们我们也能做到这些,"他说,"对于每一个南非人,看到卫星在这里建造,这令人兴奋。"

掌握技术

Steyn解释说,随着南非国家航天局即将成立,还有另外一个问题——需要掌握技术。

"如果其他人建造了你的卫星,他们就掌握着技术——他们就控制着你在付费的情况下能使用的和你能获得的东西。"他说。

在尼日利亚,国家自信心明显是一个问题。在2006年,政府批准了一个25年的空间路线图,目标是培养尼日利亚的宇航员和进行宇宙飞行,而且它已经开始建造自己的卫星。

此前的卫星是由英国的萨里卫星技术公司建造的,但是尼日利亚几年来已经派遣工程师到那里获取技能。该国如今正在建造两颗自己的地球观测卫星——NigeriaSat-2 和NigeriaSat-3。

成本-收益的理由

全世界1/3的穷人生活在印度。有人说他们不应该“浪费”卫星资源

Flickr/Prato9x

但是尼日利亚日人口的半数生活在贫困线之下,1/10的儿童在5岁之前死亡。类似地,自从80年代以来开展空间计划的印度有全世界1/3的穷人,而且结核病与儿童营养不良发病率位于世界前列。

"我说:停下来,再思考一次。不要搞面子工程,"欧洲气象卫星应用组织(EUMETSAT)的高级培训官Henk Verschuur说,"非洲有很多需要更多的资金的优先事项。"

美国宇航局自然灾害项目的Michael Goodman对此表示同意。"发射卫星和维护卫星运行是很昂贵的,而发展中国家更适合通过建设能力从而使用和解释卫星数据。"

尼日利亚为其空间方面的雄心进行了辩护。

尼日利亚国家空间研发机构的前负责人Robert Boroffice教授去年在一篇论文中说:"发展中国家的许多人非常怀疑空间方面的投资,他们说这些钱更应该投入到改善地球上的人类环境,他们忘记了空间提供了一个平衡消费与生产的独特机会,因此也就确保了我们的资源和环境的可持续性。"

 "每个国家都应该在国家资源的限度内开发和从事自己的项目。"

免费数据足够吗?

一些印度人支持尼日利亚的立场。印度空间研究组织灾害管理支持项目的科学家Sanjay Srivastava说,帮助缓解灾害的观测——诸如卫星图像——是非常关键的。

但是这类数据越来越多地可以从其他来源免费获取。例如,EUMETSAT说它的卫星拍摄了非洲的高质量图像,可以免费使用,而且该组织还提供了如何使用数据的免费培训。

当去年中国遭遇四川南部的地震的时候,22个国家通过《空间与重大灾害国际宪章》提供了受影响地区的图像,该宪章强制它们在大规模人道主义灾难中提供免费数据。

来自美国的众多地球观测卫星的数据也是通过美国国家海洋与大气管理局(NOAA)和美国宇航局(NASA)免费提供的。

与此同时,美国地质调查局(USGS)今年首次把它的30年的卫星图像档案和一些最新图像公开——"这是一场巨大的革命和政策变化。这是一个绝妙的举动,是献给世界的一份真正的礼物。"美国宇航局的利用卫星数据进行生态预报的专家Woody Turner说。

卫星的缺点

但是发展中国家的卫星先驱者们指出,仅仅是由于数据来源免费并不意味着它有用。

来自国际机构的数据和预测有时候可能相当模糊。

 "根据粗略的信息采取行动是很困难的," Srivastava说,"知道厄尔尼诺可能影响印度,这很好,但是我们需要知道何时以及印度的哪一部分将受到影响。"

而且这对于所有的更低轨道的卫星都是一个问题,不论它们是谁发射的,尤其是那些极轨卫星。它们经过同一地点太不频繁,无法满足许多国家的需要。有时候是每5天经过一次,如果卫星无法透过云层观察,那么有时候就是每10或20天经过一次。

EUMETSAT和NOAA等机构拥有的气象卫星可以更频繁地收集数据,因为它们是地球同步卫星,而且可以观察更大的固定位置。但是它们如此遥远,以至于图像可能缺乏细节。

季风雨袭击柬埔寨和越南

NASA/Goddard Space Flight Centre

免费的图像也可能是陈旧的,如果各国想要某些特定的图像,它很可能在免费数据获取的范围之外,因此它们不得不付费让卫星拍摄这样的图像。Stellenbosch的Steyn说,这可能每年花费数百万南非兰特。

要求更多的卫星

而且由于对一些卫星的需求很大——而且并不必然免费,尤其是那些具有非常高分辨率的传感器的卫星——各国可能排队等候,甚至在没有商业限制的情况下也无法获得它们所需的图像。

例如,南非希望几乎每天监测其沿岸的非法捕鱼船只,并通过频繁地监测作物的健康状况从而发现干旱。

这样的应用导致了一些专家认为,除了替换那些寿命即将结束的卫星,应该部署更多的卫星从而提供足够的信息——而且不仅仅由发达国家部署卫星。

"越多越好,"NASA的Turner说,"卫星会失效。你希望有另外的卫星观察你曾经在观察的东西。"

微卫星削减成本

随着卫星技术正在降低成本,这场辩论如今正在继续。新一代的微卫星已经诞生,它们更轻、发射和运营成本更廉价。

目前,它们无法携带许多提供非常高分辨率图像的专用传感器,也不能覆盖电磁波谱的所有部分。但是它们可以提供可用的光学和红外数据。

微卫星如今受到除印度之外的发展中国家的青睐。例如,南非的SumbandilaSat仅重81公斤,花费了2600万南非兰特(340万美元)。有人提议非洲资源管理卫星星座项目采用微卫星,这个项目着眼于共享和协调非洲大陆的数据。

 "它们确实是成本非常低的卫星,而且不需要地质用途的能力," EUMETSAT的Verschuur说,"我认为有理由使用这些低成本卫星。"

数据处理的挑战

建造和发射一颗卫星不是唯一的成本。在地面上理解和利用数据的工作可能也令人生畏。

一些消息源说,政府机构不是总能利用它们获得的数据,不论数据来自它们自己的卫星还是来自免费来源,因为它们没有足够的处理能力。

印度空间研究组织的Srivastava说,印度用了多年时间去完善它的系统——一个特别的障碍是说服它自己的卫生、水和环境机构接受并使用这些数据。

EUMETSAT、联合国和NASA提供处理卫星数据的免费培训,后者的SERVIR项目正在组织起中美洲和东非的当地分析师团体,很快在尼泊尔也要建立这样的团体。与此同时,一个非洲联盟委员会项目AMESD(非洲环境监测促进发展)的目标之一是着眼于建立利用地球观测数据的网络。

具有分析卫星数据的知识的人很少
Flickr/RemusShepherd

但是乌干达水与环境部的干旱监测专家Lawrence Aribo说,还存在许多鸿沟。由于缺乏计算机数据储存能力,他的国家的地理信息系统(GIS)专家常常不得不删除旧数据从而研究新数据。那就意味着无法进行新旧数据的比较。

"这些计算机如此缓慢,而且不能长时间保存数据,"他说,"而且你需要GIS的技能,但是几乎没有人拥有分析这些数据的知识。"

能力建设在地面上以及在太空上都是需要的。