图片来源:NASA 科学可视化工作室
就像藤蔓上的卷须一样,熔岩从俄罗斯堪察加半岛太平洋沿岸的克拉舍宁尼科夫火山的北喷口喷涌而出。 2025 年 7 月 30 日,附近海域发生了 8.8 级地震,唤醒了两座火山之一。几天后,克拉申尼尼科夫火山开始喷发,这是近五个世纪以来的第一次。从那天起,北部火山一直在稳定地向东喷发熔岩和碎片,NASA-ISRO 合成孔径雷达 (NISAR) 任务一直在跟踪地貌的变化。
2025 年 12 月 25 日,NISAR 在距地表 464 英里(747 公里)的高度捕获了 Krasheninnikov 的图像,当时这颗地球观测卫星已完成发射后检查并正在工作。此后,每 12 天两次(一次当卫星从南向北经过时,一次当卫星从北向南经过时)NISAR 就会返回轨道上的同一位置并拍摄详细的雷达快照。
研究人员对 8 月中旬拍摄的 17 帧图像进行了排序,制作了一段延时视频,显示熔岩充满了一个小型的内部破火山口,然后流入一个宽阔的火山口,然后膨胀成扇形。该动画强调了 NISAR 的观测如何监测潜在自然灾害的发展,以促进科学和应急响应。
尽管地处偏远,堪察加半岛的数十座火山由于频繁喷发而受到地面仪器的密切监测。克拉申宁尼科夫则不然,他自大约 1550 年以来一直保持沉默。这是由 NISAR 的 L 波段雷达观测到的,该雷达代表卫星以数十英尺的分辨率对地球陆地表面进行近地覆盖;随着时间的推移,它捕捉到了正在喷发的火山,显示了其测量的准确性和可靠性。
NISAR 科学团队成员、康奈尔大学地球物理学家马修·普里查德 (Matthew Pritchard) 使用这些数据进行了分析,他表示:“兼容性至关重要。每 12 天以高分辨率模式和两个观测方向采集两次数据,表明 NISAR 密切监测自然灾害的承诺。”
来自微波炉的图像
单张 NISAR 图像中的细节来自使用合成孔径雷达 (SAR),这是一种由美国宇航局南加州喷气推进实验室首创的特殊处理技术,用于从太空观测地球。当卫星在轨道上运行时,雷达每秒向地球发送数千个微波脉冲并接收返回信号,每个信号实际上都是时间快照,其中包含有关地下特性和特征的信息。
SAR 处理结合了同一区域的多个图像,锐化视图,就像镜头将模糊物体聚焦一样。 Krasheninnikov 延时拍摄的各个帧中的每个像素代表表面上大约 30 英尺 x 30 英尺(10 米 x 10 米)的正方形,大约是网球场大小的一半。
熔岩在图片中更容易看到,因为它比周围的表面更明亮地反射微波,根据一年中的时间,周围的表面可能是雪或裸露的地面。除了东部不断增长的熔岩场外,视频还显示了另一股向西北流动的熔岩流,该熔岩流是在 NISAR 捕获第一张 NISAR 图像之前形成的。
20 年前,当普里查德对堪察加火山进行博士研究时,由于卫星不经常重访且图像分辨率较差,因此很难获得可用于分析的雷达数据。
现在,我们对地球上近 1,300 座海拔以上的活火山进行了频繁、全面的覆盖,图像清晰度达到数米级别,并且可以通过云轻松访问。
普里查德说:“我们在世界各地看到了肉眼从未见过的火山。”
NISAR 卫星是第一个携带两种雷达仪器的自由飞行太空任务:L 波段系统和 S 波段系统。这些系统由于波长不同而具有互补性。例如,长波 L 波段穿过树冠,对下面的地面进行成像。同时,根据叶子的大小,S 波段可以收集该树冠的观测结果。
位于费尔班克斯的阿拉斯加卫星设施分布式主动档案中心提供来自 NISAR 任务 L 波段雷达的数据产品,该中心托管和分发所有 NASA 合成孔径雷达数据。
关于尼萨尔
喷气推进实验室由加州理工学院为 NASA 管理,领导该项目的美国部分,并提供卫星的 L 波段 SAR 和天线反射器。航天器总线及其S波段SAR由ISRO(印度空间研究组织)提供。
NISAR 卫星是第一颗携带两个不同波长的 SAR 仪器的卫星,利用航天器 39 英尺(12 m)宽的巨型鼓形反射器收集数据,这是 NASA 发送到太空的最大雷达天线反射器。
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