DSCOVR：L1點的地球哨兵

點擊「國家空間科學中心」可以訂閱哦！

作者：李會超

中國科學院國家空間科學中心 空間天氣學國家重點實驗室

1972年12月7日，在距離地球29000公里的軌道上，隨阿波羅17號登月的宇航員按動快門，為地球拍攝了第一張清晰的全景照片。這張被稱作「藍色彈珠」（The Blue Marble）的照片在環保主義者中產生了很大的影響，可能也是中國人最熟悉的一張太空圖片——微信啟動時的那張圖片就是它。

（照片「藍色彈珠「。重啟一下微信，看看出現的是不是就是它）

後來成為美國副總統的艾伯特·戈爾也非常喜愛這張照片。1998年正是互聯網熱潮剛剛興起之時，在麻省理工大學的一次演講中，戈爾腦洞大開，希望能發射一顆衛星，讓全美國乃至全世界人民都能通過互聯網，每時每刻都能看到像「藍色彈珠」那樣的地球全貌。和從實際應用需求或者科學研究問題出發的一般衛星任務相比，戈爾的這顆衛星顯得更加浪漫。戈爾希望這顆衛星能夠讓美國人民對自己居住的星球有更直觀的感受，喚起人們的環保意識，同時也能激發國家的下一代對太空探索的嚮往。

（美國前副總統戈爾是一位環保主義者，因此特別關心與地球環境有關的事）

對衛星對地觀測有所了解的讀者可能會感到困惑，衛星給地面拍照片這種事在1998年之前早就能幹了。但當時所有的對地觀測衛星都沒法滿足副總統的要求：低軌對地觀測衛星，繞地球一圈的過程中只能拍攝到地球的部分圖像。軌道傾角合適的低軌衛星，也只能在運行若干軌之後才能得到整個地球表面的圖像數據，無法滿足實時性。而位於地球同步軌道的衛星，雖然可以相對於地面保持不動，但會隨著地球的自轉經歷晝夜的更替。當衛星處於黑夜中時，就無法拍出明亮的地球全貌了。

（NASA在2002年公布的地球全圖，但這個圖像是由不同時間產生的圖像拼接而成的）

作為美國聯邦政府的組成部門，NASA自然不敢怠慢領導的要求。經過一番緊急論證之後，NASA拿出了初步的方案。在地球和太陽之間有一個被稱作「第一拉格朗日點」的地方。在這裡，地球和太陽引力的共同作用可以使衛星繞太陽公轉的角速度。地球公轉過多少角度，衛星就會公轉過同樣的角度，衛星能夠永遠處在太陽和地球中間的那個位置。我們一般把這個點稱作日地L1點。L1點與地球的距離不是很大，把衛星放在這，就能始終清晰的拍攝到地球被太陽照亮的那一面。經過估算，NASA認為只要批給他們五千萬美元預算，准能把這事辦妥。 一看衛星有譜，戈爾副總統開心的以第一個望到美洲新大陸的水手Triana的名字命名了這顆衛星。在NASA內部，還有人給這顆衛星起了個「戈爾照相機」的外號。

（日地L1點相對位置示意圖。此點距離地球150萬公里）

這顆衛星因政治而生，後來一波三折的命運也與政治緊密聯繫。2000年，戈爾輸掉了總統大選，其對手小布希上台後為了肅清對手的政治遺產，暫停了這項衛星任務。在國會，也有不少議員批評它是只能產出電腦屏幕保護圖片的面子工程。2009年初，戈爾所屬的民主黨奪回總統寶座，這項衛星計劃才終於得以重新開始。此時，NASA將衛星重新命名成了DSCOVR，即「深空氣侯觀測台」（Deep Space Climate ObserVatoRy）的簡稱。 2015年2月11日，DSCOVR由SpaceX公司的獵鷹9號火箭成功發射。

（DSCOVR的任務LOGO）

DSCOVR可不是帶了一台單反相機到L1點拍照片發朋友圈的繡花枕頭。其用於地球成像觀測的EPIC儀器擁有從紫外到紅外的10個不同波段通道。通過對這些成像信號的分析處理，我們不但可以得到地球的美麗圖片，更能得到臭氧層、氣溶膠、沙塵、火山灰、雲層、植被覆蓋等等與氣候息息相關的因素的全球變化情況。此外，還有一台叫做NISTAR的儀器，用以研究地球的輻射能量收支，也就是太陽向地球輻射了多少能量，這些能量中有多少被地球反射、多少被地球接收，地球接收的能量在地球氣候系統中如何分配等問題。搞清這些問題，對弄清地球氣候變化的情況至為重要（好在DSCOVR在川普上台之前發射了）。

而對於太陽風暴的防禦，日地L1點可以說是太陽風暴吹襲地球、造成災害影響前的最後一道防線。當太陽風暴到達L1點、被衛星探測到後，地球尚有幾十分鐘的預警時間，可以採取一些最後的應急措施。當然，要提前幾天預報太陽風暴、做好防備，還需要利用太陽磁場等遙感觀測數據和太陽風預報模式來完成。L1點處於地球磁層之外，探測到的是尚未與地球磁層發生相互作用的太陽風數據，對驗證太陽風預報模式的預報效果、提高模式的預報本領有不可替代的作用。DSCOVR上的PlasMag儀器，可以得到L1點太陽風質子、電子和磁場的實時數據。在DSCOVR上天之前，L1點已經部署了NASA的ACE衛星執行探測太陽風的任務。DSCOVR的探測的太陽風物理參數雖然不如ACE那麼豐富，但時間解析度更高，儀器在強太陽風暴時保持工作的能力也更好。

（DSCOVR拍攝的地月同框的照片）

作者：李會超中國科學院國家空間科學中心 空間天氣學國家重點實驗室

國家空間科學中心微信公眾訂閱號（ID：nssc1958）

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！