NASA | TIRS: The Thermal InfraRed Sensor on LDCM

Summary

美国国家航空航天局（NASA）和美国地质调查局（USGS）正在准备发射名为Landsat数据连续性任务（LDCM）的新型卫星，这是第八颗Landsat卫星，旨在继续记录地球陆地表面变化的全球最长数据记录。LDCM的数据对于监测、理解和管理全球森林、农业和水资源至关重要。特别是，它将帮助科学家们在水资源宝贵的西部各州，通过遥感数据确定灌溉区域、灌溉量和频率。LDCM携带的热红外传感器（TIRS）能够测量地球表面的温度，从而帮助资源管理者了解农田的水分使用速率。TIRS通过测量地表温度，可以精确地测量蒸发散（植物通过叶片蒸发水分和土壤蒸发水分的总和）的速率。为了保持TIRS仪器的敏感性和精确性，它需要在极低的温度下工作，这要求卫星在面对太阳辐射和太空寒冷环境时，采用多层绝缘毯和地球屏蔽技术来保护仪器。TIRS的数据将为Landsat数据档案增加超过300万张地球图像，为了解食物生产中水的使用量以及未来增加食物生产以满足不断增长的人口需求所需的水量提供科学依据。

Takeaways

• 🛰️ NASA和美国地质调查局正在准备一颗名为Landsat Data Continuity Mission (LDCM)的新卫星，这是第八颗Landsat卫星，它将延续地球表面变化的全球最长数据记录。
• 🌍 Landsat卫星自1972年以来一直在地球轨道上，进行土地覆盖和土地使用情况的科学测量。
• 🌱 LDCM的数据对于监测、理解和管理全球森林、农业和水资源具有关键作用。
• 💧 这些数据特别对西部各州的科学家有用，因为那里水资源非常重要，可以帮助他们确定灌溉区域、灌溉量和频率。
• 🔍 热红外传感器（TIRS）正在为下一次Landsat任务建造和测试，旨在测量地球表面根据地球温度发出的热辐射量。
• ☀️ 太阳非常热，大约10000度，其辐射峰值在0.5微米左右，这正是我们眼睛能看到的区域。而地球较冷，其辐射波长更长，大约10微米，位于远红外区域，超出了我们的可见范围。
• 🌡️ 热红外传感器使我们能够确定地球不同地点表面的气温。
• 💧 利用这些表面温度，资源管理者可以确定一个田地使用水的速度，以及水如何通过蒸发和植物的蒸腾作用返回大气。
• 🌿 '蒸散发'（Evapotranspiration）是TIRS测量的科学术语，指的是水通过植物的蒸腾作用蒸发到大气中。
• 📡 TIRS仪器使用量子阱红外光电探测器（QWIPS）技术阵列，这些探测器比以往Landsat卫星上使用的热探测器更灵敏、更精确，但需要保持非常冷的状态。
• 🧊 QWIPS必须冷却至低于43开尔文，这是绝对零度以上43度，非常非常冷。
• 🔧 TIRS的不同组件需要保持在不同的温度下，这对卫星在每90分钟绕地球轨道运行一次时面临的极端温度变化是一个挑战。
• 🛡️ 为了保护仪器免受极端条件的影响，使用了多层绝缘毯和地球屏蔽技术。
• 📚 通过Landsat传感器收集的观测数据不仅仅是美丽的图片，它们是精确、校准良好、科学的测量，可以帮助我们了解食物生产中使用的水量以及未来可能需要增加多少水量以满足不断增长的人口需求。
• 🌐 TIRS的热数据作为LDCM任务的一部分，将增加到构成Landsat数据档案的超过300万张地球图像中。

Q & A

Landsat卫星自哪一年开始绕地球轨道运行？

Landsat卫星自1972年开始绕地球轨道运行。

Landsat Data Continuity Mission（LDCM）是第几颗Landsat卫星？

LDCM是第八颗Landsat卫星。

LDCM卫星的主要任务是什么？

LDCM卫星的主要任务是继续记录地球上土地表面变化的全球数据，并对全球森林、农业和水资源进行监测、理解和管理。

西部各州的科学家如何利用LDCM数据？

西部各州的科学家利用LDCM数据来确定灌溉区域的位置、灌溉量以及灌溉频率，因为水资源在这些地区非常重要。

Thermal Infrared Sensor（TIRS）是什么，它在Landsat任务中的作用是什么？

TIRS是热红外传感器，它被设计用来测量地球表面根据地球温度发出的热辐射量。在Landsat任务中，它允许我们确定地球不同地点表面的温度。

地球表面的温度如何帮助资源管理者了解水分使用情况？

通过使用地表温度，资源管理者可以确定一个田地使用水分的速度。降雨或灌溉启动了一个水分循环，最终水分返回到大气中。水分从地面蒸发和从叶子中蒸腾，可以冷却土壤和植物。

什么是蒸散发，TIRS是如何测量它的？

蒸散发是水分通过植物的蒸腾和蒸发到大气中的科学术语。TIRS通过测量地表的冷热特征来测量蒸散发，其中水分不足的区域会呈现为较温暖的特征。

TIRS仪器使用的Quantum Well Infrared Photodetectors（QWIPS）技术有何特点？

QWIPS比以往Landsat卫星使用的热探测器更敏感和精确。但为了正确运行，它们需要保持非常冷的温度，低于43开尔文。

卫星在轨道上运行时，TIRS组件如何保持不同温度？

卫星每90分钟绕地球一周，会经历太阳的热辐射和太空的寒冷。为了保持不同组件的温度，使用了多层绝缘毯和地球盾来保护仪器免受极端条件的影响。

Landsat传感器收集的观测数据有什么特别之处？

Landsat传感器收集的观测数据不仅仅是漂亮的图片，它们是精确、校准良好、科学的测量，可以帮助我们了解用于食品生产的水分使用量以及未来可能需要多少水分以增加食品生产，以跟上人口增长的步伐。

TIRS的热数据将如何贡献于Landsat数据档案？

TIRS的热数据作为LDCM任务的一部分，将增加到构成Landsat数据档案的超过300万张地球图像中。