/图像-1/由喷气推进实验室拍摄 这张地图是利用COWVR的新观测数据制作的，显示了地球微波辐射的频率，它提供了海洋表面风力、云层中的水量和大气中的水蒸气量的信息
信用:美国宇航局/JPL-加州理工学院 国际空间站上的创新微型仪器制作了第一张全球湿度和海洋风地图
安装在国际空间站后，美国宇航局南加州喷气推进实验室设计和建造的两个小型仪器于1月1日通电
并开始收集关于地球海洋风和大气水汽的数据——天气和海洋预报所需的关键信息
两天之内，小型海洋风矢量辐射计和风暴和热带系统时间实验仪器收集了足够的数据，开始绘制地图
COWVR和TEMPEST于12月12日推出
2021年11月21日，随着SpaceX为NASA执行第24次商业补给任务
这两种仪器都是微波辐射计，测量地球自然微波辐射的变化
美国的一部分
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空间力量的空间测试计划-休斯顿8号(STP-H8)，这些仪器的设计是为了证明它们能够收集到与目前在轨运行的大型仪器质量相当的数据
这张来自COWVR的新地图显示了从地球以34千兆赫穿过空间站可见的所有纬度(北纬52度到南纬52度)的微波辐射
这种特殊的微波频率为气象预报员提供了关于海面风力、云层中的水量和大气中水蒸气量的信息
地图上的绿色和白色表示更高的水汽和云层，而海洋上空的深蓝色表示更干燥的空气和晴朗的天空
这张图片捕捉到了典型的天气模式，比如热带的湿气和雨水(地图中心的绿色带)以及穿过海洋的中纬度风暴
“我们有了一个很好的开始，”设计COWVR仪器的JPL技术专家香农·布朗说
“在任务开始这么早就看到如此高质量的数据，为接下来非常令人兴奋的事情埋下了伏笔
" COWVR是对经典乐器设计的彻底反思，而TEMPEST则是朝着乐器部件小型化方向长期前进的产物
如果它们继续被证明是成功的，它们将打开一个新时代的大门，在这个新时代，低成本卫星将补充现有的气象卫星群
仪器是如何工作的 辐射计需要一个可以旋转的天线，这样它们就可以观察到地球表面的广阔区域，而不仅仅是一条狭窄的线
在所有其他星载微波辐射计中，不仅天线，而且辐射计本身和配套电子设备每分钟旋转约30次
设计这么多旋转部件有很好的科学和工程原因，但是当有这么多运动质量时，保持航天器稳定是一个挑战
此外，事实证明，在仪器的旋转端和静止端之间传递功率和数据的机制既耗时又难以构建
重约130磅(57
8公斤)，COWVR的质量不到美国使用的微波辐射计的五分之一
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军方测量海洋风
它不到三分之一的质量在旋转
为了避免需要一个单独的机构将动力和数据从旋转部分传递到稳定部分，布朗把所有需要旋转的东西都安装在一个转盘上
他和他的团队通过增加所需数据处理的复杂性实现了其他设计创新，换句话说，找到了应对硬件挑战的软件解决方案
例如，研究小组用产生已知偏振信号的噪声源替换了仪器中被称为“暖目标”的一部分，用于校准辐射计的偏振测量值
校准完成后，这些已知信号可以像数据传输中的任何其他噪声一样被移除
COWVR的配套仪器TEMPEST是美国宇航局数十年来投资技术的产物，旨在使太空电子设备更加紧凑
在2010年代中期，JPL工程师Sharmila Padmanabhan思考了将一个紧凑的传感器封装在立方体卫星中可以实现什么样的科学目标，立方体卫星是一种非常小的卫星，通常用于廉价测试新的设计概念
“我们说，‘嘿，如果我们真的能设法将传感器紧凑地封装在立方体卫星中，我们就能获得一段时间内的云、对流和降水的测量结果，’”Padmanabhan回忆道
这些测量将提供更多关于风暴如何增长的信息
帕德马纳班的设计从2018年到去年6月首次在太空中试用
该立方体卫星被称为TEMPEST-D(“D”代表“演示”)，它测量了大气中的水蒸气，并捕获了许多主要飓风和风暴的图像
新部署的TEMPEST大约有一个大谷物盒那么大，重量不到3磅(1
3公斤)，天线直径约6英寸(15厘米)
天线的尺寸决定了TEMPEST只能观察到对水蒸气敏感的最短微波波长——比COWVR感知的微波波长短10倍左右
较小的天线更好地“匹配”短波长，类似于长笛的短气柱适合短波长的声音(高音)，而大号的长气柱更适合长波长的低音
COWVR和TEMPEST的综合数据提供了大部分与用于天气观测的大型微波辐射计相同的测量结果
这些仪器是由美国资助的
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太空部队和海军，但其他机构、大学和军事部门的用户也感兴趣
这些科学家已经在研究任务概念，利用新的低成本微波传感器技术来研究长期存在的问题，如海洋热量如何影响全球天气模式
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