SPACE SCHOOL

Houston Association for Space and Science Education.
HASSE x NNASA

成為過去與未來的橋樑—冰橋行動

距今100多年前,英國探險家史考特與他來自挪威的競爭對手阿蒙森,展開了一場南極探險。在那之後,南極有更多的探險家與科學家蜂擁而至,不遠千里地來到這裡研究這塊「最乾淨的大陸」。

Operation IceBridge  始於2009年,NASA負責研究極地冰層、氣候與地形的ICESat因為技術問題而結束工作,在缺乏極地研究數據的情況下,「冰橋行動(Operation IceBridge)」便應運而生。自2010年起,原先僅有的DC-8更陸續加入了比奇200、灣流V、達梭公司獵鷹與P-3獵戶座等機型,成為一個龐大的團隊。預計在2018年的ICESat-2升空以前,擔負以高空觀測取代衛星遙測的任務。



圖一、DC-8與灣流V



圖二、在海冰跑道上的P-3與埃里伯斯火山



圖三、載滿儀器的P-3,機身由前至後依序為:三組雷達(紅色方塊)及其接收部分(綠色方塊)、重力計、數位相機、冰表面溫度計、雷射高度計、磁力計;機翼兩端則為雷達深度計



  而在2017年10月29日,NASA完美的達成一次科學研究飛行。這次是由一架載滿各種儀器的P-3,其上搭載了:

1. 一臺高解析度相機,用以拍攝探測的冰面地貌;

2. 一臺紅外線相機,可量測冰表的溫度;

3. 三組雷達系統,能測量冰的厚度以及分層;



圖四、利用雷達與重力計搭配測量冰層厚度圖五、利用雷達與重力計搭配測量海水深度



4. 重力儀與磁力計,可記錄地球重力場與磁場的微小變化,再根據前述儀器的資料得知南極冰架下的海水分布,並能瞭解海水與冰是如何互動;

5. 本次任務的主角—雷射高度計,不同於先前的單一綠光,這次裝載的是綠光與紅外線的「雙色」版本,用以量測冰面高度。



圖六、機上搭載的雷射高度計(ATM)



圖七、ATM測量方式示意圖



圖八、根據ATM訊號所畫出來的地形圖



  「冰橋行動」被譽為現代版的南極探險「據我們所知,從未有人以雷射與雷達進行地表高度與冰層厚度的探勘,這正是南極探險的意義!」MacGregor說道,他是冰橋行動的副主持人,亦是冰川學家。



圖九、以雷達和雷射測量示意圖(兩圖右邊能穿透冰層的是雷達、左邊在冰層上反射的是雷射)



  講到這裡,也許你會認為冰橋行動的飛機都是南極起飛,完成任務後再回來降落。很遺憾這不完全正確,事實上,雖然體型較小的幾款飛機是可以使用南極跑道起降,但這也限制了它們不能搭載太多又大又重的儀器。而對於DC-8這樣稍大型的飛機,從南極的跑道起飛是有相當難度的。

       在地球上除南極洲外最南端的陸地便是南美洲,然而其緯度卻也僅能到達極圈(緯度60॰)的邊緣。過去的南極科學飛行任務從智利南部城市蓬塔阿雷納斯(Punta Arenas)起飛,「他需要飛行超過12小時,但只有90分鐘在極點附近,一次最多只能觀測半個南極洲。」MacGregor說。

       也由於P-3的航程較DC-8為小,科學家們從本次開始,將南美洲的基地改為阿根廷境內的烏斯懷亞(Ushuaia)。「我們替自己省下了一個小時的來回時間」,參與冰橋行動的科學家Nathan Kurtz說道,「我們正努力將收集資料的時間最大化,這一個小時真的很重要。」

       身為NASA有史以來時間最長,對極地冰層的空中探測任務,這次科學飛行的成功,意味著新一波研究的開展。位於南美與南極的兩個基地、兩套完全不同的航班,分別搭載了兩組不同的探測儀器,而進行同一個行動,懷著共同的目標。

       行動預計持續到2020年,亦即ICESat-2升空後的兩年,兩者時間有所重疊,能幫助檢視及校正ICESat-2的數據,也使得「冰橋行動」能真正成為一座連接兩顆衛星數據的橋樑,並能以其蒐集的資料為基準,成為日後ICESat-2接棒時的起跑線。



圖十、冰橋行動任務時程圖



  然而,另一項令人難過的事是:ICESat-2將是歷史悠久的三角洲2號(Delta2)運載火箭的最後一次飛行。不論如何,就算有惡劣且難以捉摸的天氣,與許多難以想像的重重危險,相信科學家們如火的熱情,終能融化這位冰山美人的層層心防,揭開她最壓抑、最深處的秘密!



 



參考資料與圖片來源:



[1]〈ICESat-2〉/ Wikipedia

 https://en.wikipedia.org/wiki/ICESat-2

[2]〈Operation IceBridge〉/ NASA

https://www.nasa.gov/mission_pages/icebridge/news/fall09/media.html

[3]《Operation IceBridge》/ NASA

https://www.nasa.gov/mission_pages/icebridge/index.html

[4]〈Operation IceBridge Mission Gallery〉/ NASA、ESA

https://espo.nasa.gov/oib/mission-gallery?page=1



Operation IceBridge

https://www.nasa.gov/mission_pages/icebridge/multimedia/fall11/20111103_briefing_materials.html

圖一、DC-8與灣流V

https://www.nasa.gov/mission_pages/icebridge/multimedia/fall11/20111103_briefing_materials.html

圖二、在海冰跑道上的P-3與埃里伯斯火山

https://espo.nasa.gov/oib/image/P-3_on_the_sea_ice_runway_with_Mt_Erebus_in_the_background

圖三、載滿儀器的P-3

https://icebridge.gsfc.nasa.gov/

圖四、利用雷達與重力計搭配測量冰層厚度

https://www.nasa.gov/mission_pages/icebridge/news/fall09/media.html

圖五、利用雷達與重力計搭配測量海水深度https://www.nasa.gov/mission_pages/icebridge/news/fall09/media.html

圖六、機上搭載的雷射高度計(ATM)

https://www.nasa.gov/mission_pages/icebridge/multimedia/fall11/20111103_briefing_materials.html

圖七、ATM測量方式示意圖

https://www.nasa.gov/mission_pages/icebridge/multimedia/fall11/20111103_briefing_materials.html

圖八、根據ATM訊號所畫出來的地形圖

https://www.nasa.gov/mission_pages/icebridge/multimedia/fall11/20111103_briefing_materials.html

圖九、以雷達和雷射測量示意圖

https://www.nasa.gov/mission_pages/icebridge/news/fall09/media.html

圖十、冰橋行動任務時程圖

https://www.nasa.gov/mission_pages/icebridge/multimedia/fall11/20111103_briefing_materials.html

其他相關文章

  • WHAT IS YOUR DREAM?你的夢想是什麼?

    什麼是夢想?
    夢想是一個啟發你、讓你熱血沸騰邁向未來的畫面。
    夢想給你更多的熱情和想像力,讓你的心思和情緒都被它帶動,並不斷給你動力去成就這個畫面!

  • 生命存在的星球?──系外行星探測

    在發掘太陽系內可能出現生命的星球時,找尋繞行其他恆星運轉的行星、研究它們是否符合生命存在的條件,也如火如荼地進行著。

  • 來去匆匆的獵戶

    11月30日在加州帕蘭瑪德的NASA顧問委員會議報告中,NASA人類探索及營運方面的共同管理人Gerstenmaier詳述了這個關於獵戶座太空船(Orion)新的任務提案:一個為期八天的探索任務(Exploration Mission 2, EM-2),也就是說,獵戶座的第一個任務可能比先前所推測的都來的短。

到網頁最上方