NASA制造的动态天气传感器被用于跟踪热带气旋

美国宇航局最近建造了两台气象仪器，以测试小型低成本传感器完成体积更大、价格更高的卫星的部分工作的潜力。这两种仪器在试运行时都超出了预期，它们已经为最具破坏性的风暴、热带气旋提供了有用的预报信息。

COWVR(紧凑型海洋风矢量辐射计的缩写)于2021年底发射到国际空间站，用于测量海洋表面风的速度和方向，而TEMPEST(风暴和热带系统时间实验)提供大气水汽测量。这两种仪器都是休斯顿8号太空测试计划(STP-H8)的一部分，这是美国太空部队的一项为期三年的示范任务。TEMPEST由NASA建造，作为先前任务的飞行备用，太空部队将其重新用于STP-H8。

美国联合台风预警中心正在使用根据他们的数据创建的图像来跟踪印度洋和太平洋热带气旋的位置和强度。事实上，夏威夷珍珠港台风中心的一名预报员使用COWVR和TEMPEST图像来确定2022年12月席卷印度南部孟加拉湾的热带气旋Mandous的位置。

几个月来，基于COWVR和TEMPEST数据的图像已由总部位于加利福尼亚州蒙特雷的海军研究实验室(NRL)交付给该中心，该实验室一直与NASA合作校准仪器并验证其数据。风暴预报员一直在试用这些图像——评估它如何影响预测并将其与其他数据源进行比较——该中心主任布赖恩·斯特拉尔(BrianStrahl)说。

有关风暴结构和位置、风速和湿度的可靠且经常更新的信息对于该中心跟踪非洲东海岸和美洲西海岸之间热带气旋的任务至关重要，美洲西海岸包括广阔的开阔海洋。

“在美国大陆之外——那里没有气象飞机经常飞行——很难给出这些风暴所在位置的真实情况，因此我们依赖卫星，”Strahl说。“我们认为，任何新添加的高质量数据都会非常有用。”

更小，成本更低

COWVR和TEMPEST都测量地球大气层和地表的微波辐射。来自微波读数的数据比来自红外线或可见光的数据具有优势：它们可以让预报员了解热带气旋的内部结构并帮助他们定位风眼，即使它被云层遮挡。

这项任务的想法出现在十年前，当时美国国防部(DoD)开始考虑可以替代传感器的下一代仪器，例如WindSat，一种运行到2020年的国防部天气辐射计。

来自国际空间站上COWVR和TEMPEST仪器的数据被用来创建这张热带气旋Mandous的图像，预报员用它来了解2022年12月风暴的强度并预测其向印度南部的路径。图片来源：美国联合台风预警中心/美国海军研究实验室

COWVR结合了NASA喷气推进实验室为该机构的Jason系列海洋观测卫星开发的技术和设计。对于Jason，工程师在测量海面高度时必须校正大气水蒸气的存在。对于COWVR，水蒸气及其移动方式是重点。

较大的天气辐射计通常带有旋转盘，以实现比直接向下的仪器提供的覆盖范围更广的覆盖范围。COWVR也使用旋转盘，但JPL工程师设法简化了仪器的设计，使其在不影响其功能的情况下更加节能。

该仪器大约有迷你冰箱那么大，重约130磅(60千克)，运行所需功率约为47瓦——与实际迷你冰箱的功率需求大致相同。相比之下，WindSat重990磅(450公斤)，耗电量为350瓦。COWVR的设计和建造预算为2400万美元，大约是WindSat成本的五分之一。

TEMPEST是NASA2018年TEMPEST-D任务遗留下来的备用飞行器。它的大小与麦片盒差不多，重约8磅(4千克)，功率为6.5瓦，预算不到200万美元。TEMPEST-D是由科罗拉多州立大学、JPL和BlueCanyonTechnologies的研究人员领导的CubeSat演示。

JPLCOWVR首席研究员ShannonBrown表示：“NASA开发的这些仪器紧凑而简单，没有很多活动部件，并且使用了几十年来成熟的技术。”“我们现在看到像这样的仪器可以和更昂贵的操作传感器一样工作。”

与STP-H8不同，NASA还在探索使用来自COWVR和TEMPEST以及类似它们的小型卫星的数据来完成自己的天气相关任务。

下一步是什么

海军研究实验室已将来自COWVR和TEMPEST的数据发送到美国国家飓风中心，预报员已开始对其进行评估。联合台风预警中心打算仔细查看COWVR的地表风速和风向数据——而不仅仅是图像——看看它是否能改善热带气旋的预报。

海军研究实验室还继续评估来自COWVR和TEMPEST的原始数据，以用于美国海军的全球数值天气模型。

“这些是关键的幕后工作，使我们能够自信地使用这些新仪器的测量结果，”NRL星载微波传感器数据校准和验证负责人SteveSwadley说。“到目前为止，它看起来真的非常好，这令人兴奋。”