Landsat证明了遥感的力量

1969年9月18日他是美国总统尼克松解决联合国大会。当时正值全球政治的艰难时期，奥巴马的演讲主要集中在越南战争、中东争端和战略武器控制等问题上。然而，演讲的最后出现了一个奇怪而充满希望的转折，尼克松狂热地谈到了在太空探索方面国际合作的团结潜力。他举例说，美国正在研制新的卫星来调查地球的自然资源。

三年后，1972年7月23日，NASA发射了第一颗地球资源技术卫星(ERTS)。它让科学家、土地管理者、政策制定者和其他人对他们的星球有了前所未有的了解。该计划此后又发射了8颗卫星。它在1975年更名为陆地卫星计划，现在正在庆祝它对地球成像50周年。

陆地卫星的制胜技术是多光谱扫描系统

ERTS是第一个。船上有两种不同的成像仪器。第一个是由美国无线电公司制造的电视式摄像系统(称为回程波束摄像机，简称RBV)。每个人都认为相机将是这次任务的主力。

第二种仪器是高度实验性的多光谱扫描系统(MSS)弗吉尼亚·t·诺伍德MSS利用光纤在四个不同的光谱波段(可见的绿色和红色，加上两个近红外波段)收集数据。美国宇航局地质学家保罗·洛曼他审阅了MSS最初的主动提案，对这项技术能否奏效没有信心。RBV曾用于以前的太空任务和气象卫星。MSS已经在地球上成功测试过，但它能在太空中实时发送二进制数据吗?

结果，RBV在1972年8月5日失败了，因为它只收集了1690张照片。然而，MSS一直运行到1978年1月6日，比设计寿命延长了4年半，记录了30多万张图像。洛曼后来承认自己“大错特错”。MSS显然是获胜的技术。

第一颗ERTS卫星(回溯称为陆地卫星1)每天环绕地球14圈，每18天对地球进行一次成像。加州和阿拉斯加的地面站接收数据，然后将磁带送到马里兰州的戈达德太空飞行中心进行处理。发射两天后，戈达德收到了它的第一张MSS图像，显示了达拉斯-沃斯堡地区。(在上面的伪彩色图像中，红色是植被，灰色和白色是城市或岩石土地。)ERTS的空间分辨率为80米。考虑到陆地卫星数据低至中分辨率-对于监视大片土地来说绝对没问题，但不完全是间谍软件。今天的商业高分辨率卫星的分辨率可以达到30厘米。

当Landsat 1号沿南北方向环绕地球运行时，MSS的振荡镜从西向东反复扫描了185公里宽的带状区域(对应于12°视场)。从镜子发出的光经过滤光片，到达由24个元件组成的探测器阵列——MSS的四个光谱波段中每个波段有6个探测器——产生24个通道的视频数据。多路复用器处理这些数据，然后模数转换器将其转换为脉冲编码调制信号。然后卫星将信号传输到地面站;如果信号范围内没有电台，它就把数据存储在磁带上，以备以后传输。

在NASA的监督下，300多名研究人员研究了如何利用这些丰富的新数据——生物学、地质学、土地利用、农业发展和采矿等等。

苏联的粮食交易给了陆地卫星一个新的用途:预测全球农作物产量

美国农业部是陆地卫星最早的支持者之一。从20世纪60年代中期开始，美国农业部与美国国家航空航天局、普渡大学和密歇根大学的实验室合作，开发了通过高空飞机和卫星识别作物的新方法。1970年和1971年，玉米枯萎病在中西部和南部肆虐，这为在飞机上飞行的多光谱扫描仪能否划分真菌感染的阶段提供了一个真实的测试。实验表明有前景的结果为新兴的MSS技术。

就像玉米枯萎病摧毁了美国的农作物一样，一个漫长而寒冷的冬天摧毁了来自乌克兰和伏尔加河流域的苏联小麦，占当年世界粮食损失的一半。克里姆林宫为了避免国内出现饥荒，派代表到美国购买美国的小麦、玉米、燕麦、黑麦和大豆。苏联利用了最近美国农业政策的变化，取消了对苏联和中国的粮食销售限制。美国政府还不知道苏联的粮食歉收及其对全球市场的连锁反应，农民们很乐意出售。然而，在销售后的几个月内，全球食品价格飙升了50%，美国农民估计损失了4.62亿美元(相当于今天的32亿美元)。

正如历史学家布莱恩·吉劳特在他2017年的文章中所说的那样太空农业:陆地卫星和冷战期间农业监测的发展“苏联的粮食协议造成了美国农业部提出大面积作物库存实验的紧迫性和焦虑，以预测国内外的作物产量。该实验将使用卫星的MSS收集全球范围内的农业数据，使用与玉米枯萎病实验相同的协议。实验的成功促使美国宇航局提前了陆地卫星2号的发射日期。这颗卫星于1975年1月22日升空，携带了与原来的相同的RBV和MSS传感器技术。

为了校准MSS图像，NASA和USDA需要有作物报告、土壤数据和有关地面条件的气象信息。经过几个月的谈判，美国和苏联于1973年6月19日签署了《农业合作协定》，使该项目的农业目标合法化。两国还合作将遥感应用于地质和水文领域，希望以此减轻国际社会对美国间谍活动的担忧。

陆地卫星为中央情报局的禁毒战争和海湾战争提供了图像

随着陆地卫星技术的成熟，卡特和里根政府都开始将该计划私有化。不幸的是,估计运行程序的成本(包括卫星、运载火箭、通信站和图像处理)在10年里达到10亿到100亿美元，而估计年收入只有600万美元左右。没有政府补贴，陆地卫星无法生存。陆地卫星6号和7号的发射暂停，项目经理警告说，图像收集将停止。

与此同时，陆地卫星5号在1984年3月至2013年6月期间对地球进行了连续29年的成像。Jirout指出，如果没有这颗卫星令人难以置信的寿命，“Landsat档案很有可能会出现巨大的数据缺口。”

地球资源卫星5号(如图所示)运行了29年，是有史以来寿命最长的卫星之一。SSPL /盖蒂图片社

政府合同最终拯救了陆地卫星计划，也许不出意料，这些合同来自情报和军事部门。作为禁毒战争的一部分，美国中央情报局(CIA)利用陆地卫星(Landsat)图像显示，1985年阿富汗种植罂粟的面积有所增加，导致鸦片贸易扩大。在海湾战争期间，美国国防测绘局还经常使用陆地卫星数据进行科威特的地形分析，包括沙漠盾牌和风暴行动。苏联解体后，美国国防部使用陆地卫星对这15个新国家进行了成像。

在该项目50周年之际，让我们回顾一下地球资源卫星在历史上的地位。尼克松在1969年联合国演讲中提出的许多令人不安的主题今天仍在回响。各国之间仍然存在冲突和边界争端，如果不是彻底的战争，军备控制仍然是一个有争议的话题。陆地卫星一直是一个令人意想不到的、基本上是和平的、持续的卫星。

陆地卫星的持久遗产是它所产生的连续全球成像数据的宝库。这些数据对所有人免费开放，现在有了一个历史维度，让科学家们可以比较几十年来土地的变化。无论是比较风暴造成的破坏，工厂造成的污染，还是沙漠的蔓延和城市扩张，陆地卫星都为测量地球资源提供了基线。

虽然地球成像卫星已经变得越来越普遍，特别是在过去的十年里，陆地卫星仍然很强大。去年11月，陆地卫星档案增加了它的一千万个场景，死海的图像。这段视频是由管理档案的美国地质调查局(U.S. Geological Survey)制作的，展示了死海在近50年来是如何缩小的:

本周图片-陆地卫星拍摄的第1000万个场景www.youtube.com

最新的卫星Landsat 9号于去年9月27日发射，每天收集750个场景。T地球资源卫星的下一个任务已经在规划阶段．当科学家在考虑未来的项目时，历史学家是思考如何保护太空的历史比如陆地卫星以及更新的努力．大胆保存是一个由近100名历史学家、档案保管员和博物馆馆长组成的组织，他们与政府官员和公众合作代表来捕捉当代事件并确保它们在未来可以被访问。让我们为未来50年的太空探索干杯。

部分持续的系列看看历史文物的照片，它们蕴含着科技的无限潜力。

本文的删节版刊登在2022年7月的印刷版上“一颗行星的照片。”