Options to Ensure the Climate Record from the NPOESS and GOES-R Spacecraft pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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作者:Not Available (NA)

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页数:84

译者:

出版时间:2007-10

价格:$ 20.34

装帧:

isbn号码:9780309112765

丛书系列:

图书标签:

气候记录
气象卫星
NPOESS
GOES-R
遥感
地球观测
数据保存
空间技术
气象数据
环境监测

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具体描述

In 2000, the nation's next-generation National Polar-orbiting Operational Environmental Satellite System (NPOESS) program anticipated purchasing six satellites for $6.5 billion, with a first launch in 2008. By November 2005, however, it became apparent that NPOESS would overrun its cost estimates by at least 25 percent. In June 2006, the planned acquisition of six spacecraft was reduced to four, the launch of the first spacecraft was delayed until 2013, and several sensors were canceled or descoped in capability.To examine the impacts of these changes, particularly those associated with climate research, and ways to mitigate those impacts, NASA and NOAA asked the NRC to add this task to its ongoing 'decadal survey', Earth Science and Applications from Space. The sponsors and the NRC agreed to address this task separately and to base its analysis on a major workshop. This book presents summaries of discussions at the workshop, which included sessions on the measurements and sensors originally planned for NPOESS and GOES-R; generation of climate data records; mitigation options, including the role of international partners; and cross-cutting issues.

《保障NPOESS与GOES-R航天器气候记录的选项》导言气候变化是当今世界面临的最严峻挑战之一，而准确、可靠的气候数据记录是理解和应对这一挑战的基石。美国国家极轨运行环境卫星系统（NPOESS）与地球同步业务环境卫星（GOES-R）系列航天器，作为全球气候监测网络的关键组成部分，为我们提供了至关重要的地球大气、海洋和陆地信息。然而，在航天器项目的生命周期中，从设计、建造、发射到运行，都可能面临各种技术、管理和预算上的风险，这些风险一旦发生，可能直接威胁到气候记录的连续性和完整性。本书《保障NPOESS与GOES-R航天器气候记录的选项》旨在深入探讨并系统性地分析，在项目执行过程中可能出现的各种问题，并提出切实可行的解决方案，以确保这些宝贵的气候数据能够持续、可靠地获取和保存。第一部分：风险识别与评估本部分将聚焦于系统性地识别并评估可能影响NPOESS和GOES-R航天器气候记录连续性的各类风险。我们将从项目生命周期的各个阶段展开，包括：设计与开发阶段：传感器技术风险：新型传感器的开发难度、性能稳定性、长期寿命的可靠性，以及与其他系统集成的兼容性。例如，先进的红外探测器在极端温度下的精度损失，或高光谱分辨率光谱仪在恶劣空间环境下的性能衰减。系统集成风险：复杂的航天器系统各子系统之间的集成难度，如有效载荷、平台、通信、电源等之间的协同工作，可能导致设计缺陷或不兼容性。数据处理与传输风险：原始数据的高速、准确处理能力，以及将海量数据安全、稳定传输回地面站的技术瓶颈。例如，数据压缩算法的效率问题，或地面接收站带宽的不足。软件开发风险：指挥控制软件、数据处理软件、地面应用软件的复杂性和潜在的BUG，可能导致操作失误或数据质量下降。制造与测试阶段：部件故障风险：关键电子元件、机械部件在生产过程中的制造缺陷，可能导致航天器发射前或发射后早期发生故障。环境测试风险：航天器在振动、声学、热真空等模拟太空环境下的测试过程中，可能暴露出设计弱点或材料不适应性。质量控制风险：严格的质量控制体系的执行力度，以及对潜在质量问题的及时发现和纠正能力。发射与在轨运行阶段：发射失败风险：运载火箭发射过程中可能发生的意外，导致航天器损失。在轨故障风险：航天器在太空环境中面临的辐射、微流星体撞击、热循环等导致的硬件故障，如电池老化、太阳能电池板失效、姿态控制系统失灵等。轨道漂移与维持风险：航天器轨道参数的稳定性和轨道保持能力，如轨道控制燃料的消耗，或受到空间碎片的影响而偏离预定轨道。通信中断风险：地面与航天器之间的通信链路可能出现的故障，影响数据下传或指令上传。数据丢失或损坏风险：在数据存储、传输或地面处理过程中，可能发生数据丢失、损坏或格式错误。传感器性能衰减风险：传感器在长期运行过程中，由于老化、污染或空间环境影响，导致测量精度下降或功能失效。项目管理与预算风险：进度延误风险：项目各里程碑的延误，可能导致错过最佳发射窗口或项目整体成本增加。成本超支风险：意料之外的技术难题、供应商问题或需求变更，可能导致项目预算超出。政策与法规变更风险：政府对航天项目的政策调整或预算削减，可能影响项目的可持续性。人才流失风险：关键技术人员的流失，可能导致项目知识和经验的断层。第二部分：保障气候记录的策略与选项针对上述识别出的风险，本部分将详细阐述一系列具体的策略和选项，以最大限度地降低风险对气候记录的影响，并确保数据的连续性和可靠性。冗余与备份策略：航天器层面的冗余：设计关键系统（如电源、通信、姿态控制）的双重或多重备份，当主系统失效时，备份系统可以立即接管。传感器层面的冗余：在同一颗航天器上配备功能相同或相似的备用传感器，一旦主传感器失效，可切换至备用传感器。星座层面的冗余：规划和部署多个具有相似观测能力的航天器（例如，多颗NPOESS或GOES-R系列卫星），形成星座。当某颗卫星出现故障时，其他卫星可以填补观测空白，确保数据的连续性。数据备份与归档：建立多重、地理分布的数据备份系统，确保即使发生局部灾难，数据也能被安全恢复。技术与工程解决方案：先进的故障检测、隔离与恢复（FDIR）系统：开发智能化的FDIR系统，能够实时监测航天器状态，自动检测故障，隔离故障部件，并尝试自动恢复。模块化与可维护性设计：采用模块化设计，使得部分组件在轨可更换或升级（尽管在轨可维护性是挑战），或者在地面预留易于替换的组件。长寿命与高可靠性组件：优先选用经过充分验证的、具有长期运行记录的高可靠性电子元件和材料。强化辐射加固设计：采取有效的辐射屏蔽和电子设备加固措施，以抵抗太空辐射对敏感部件的损害。轨道控制与碎片规避：实施积极的轨道维持策略，并建立有效的空间碎片监测和规避计划，减少碰撞风险。项目管理与预算保障：风险管理计划的细化与执行：建立详细的风险管理计划，明确风险责任人、应对措施和应急预案，并定期进行评审和更新。灵活的资金使用机制：建立一定的预留资金或应急基金，用于应对突发的技术问题或预算超支。跨部门与跨机构的协同合作：加强NPOESS和GOES-R项目与其他相关卫星项目（如欧洲的MetOp、中国的风云系列等）之间的协调与合作，实现数据共享和互为备份。独立的第三方评估与审查：定期邀请独立的专家团队对项目进行技术和管理评估，提供外部视角和建议。生命周期成本分析与优化：在项目初期就进行全面的生命周期成本分析，并在此基础上寻求技术和管理上的优化，降低长期运行成本。数据质量保障与处理：严格的数据校验与标定：建立完善的数据校验和交叉比对机制，利用地面观测站、实验室模拟等多种手段，确保数据的准确性和一致性。数据同化与模型融合：将卫星观测数据与数值天气预报模型相结合，通过数据同化技术，提高模型的预测能力，并对传感器数据进行校正。数据存档与长时程管理：建立专门的数据管理机构，负责数据的长期存储、元数据管理、以及未来用户访问的便利性。开放的数据政策：鼓励和支持全球科学界和相关机构使用这些宝贵的气候数据，促进科学研究和应用。第三部分：案例分析与经验教训本部分将通过回顾过去类似项目的成功经验和失败教训，例如早期极轨气象卫星（如NOAA系列）或地球观测卫星的运行案例，来佐证本书提出的策略和选项的有效性。通过深入分析这些案例，我们可以提炼出适用于NPOESS和GOES-R项目的宝贵经验，例如：哪些冗余设计最为关键？哪些管理流程的优化能有效降低风险？早期故障预警机制的建立有多么重要？跨机构合作在数据连续性方面发挥了何种作用？结论《保障NPOESS与GOES-R航天器气候记录的选项》并非对未来可能出现的具体故障进行预测，而是提供一套系统性的思维框架和应对机制。通过前瞻性的风险识别、周密的策略规划、灵活的应对机制以及持续的优化改进，我们可以最大限度地确保NPOESS和GOES-R这两项对全球气候监测至关重要的航天项目，能够持续、可靠地为我们提供宝贵的地球观测数据，支持科学研究、气候预测以及应对气候变化的全球努力。只有这样，我们才能不负重托，守护好这份关系人类共同未来的气候记录。