专题报告

　　贾朋群 田晓阳

　　美国审计署（GAO）在最新的报告中，将美国天气卫星项目从其列有大约35个高风险项目的名单中删除。该高风险被描述为“天气卫星数据出现缺口（gapsinweathersatellitedata）”，于2013年被列入影响美国的高风险问题名单1，并在上一次2017年名单更新（每两年一次）时被保留。

　　1.美国极轨气象卫星换代过程中的数据“缺口”

　　美国极轨气象卫星，进入21世纪第二个10年前后，按照上、下午轨道各1颗卫星和备份卫星的业务部署，由DOD（国防部）和NOAA分别实施负责并与国际伙伴合作的格局基本形成（图1）。然而，因为极轨卫星换代技术复杂，使得卫星换代研发无法按照计划实施，加上预算严重超支等问题，到2012年前后，极轨气象卫星或许出现断档期已经很明显（图2）。

　　缺口可能出现，是联合极轨卫星系统（JPSS）卫星之间衔接出现问题导致。最初预算达129亿美元的JPSS项目，包括多颗卫星，其中以1995年去世的美国气象学家VernerSuomi命名的Suomi卫星（链接-1），原本为概念性的卫星，于2011年升空并预计运行5年，到2016年结束。后续的JPSS-1卫星（链接-2）却无法在2016年前升空，这就带来了17个月左右的空白期，如果生命期为5年的Suomi卫星提前退役，或后续JPSS-1卫星延迟更长时间，这样的缺口无疑或进一步加大。2013年2月14日，GAO将美国最重要的极轨气象卫星可能出现数据中断的情况，纳入高风险目录也就顺理成章。GAO在文件中警告，气象卫星数据缺口最早可能在2014年出现，并可能延续长达53个月。这一数据缺口将影响联邦政府层面上的一系列决策。

　　2.NOAA-20成功业务化是风险解除的基础

　　促使GAO在2019年高风险问题名单更新中，将天气卫星数据缺口从名单中删除的主要依据，无疑是NOAA于2017年11月18日成功发射了JPSS-1（第一颗联合极轨卫星系统）卫星，并且经过6个月的在轨测试和检验后，于2018年5月将JPSS-1卫星更名为NOAA-20，实现业务化。

　　NOAA-20卫星与2011年进入轨道，与自2014年以来作为美国主要的极轨气象卫星在轨服务的Suomi国家极轨伙伴卫星为同一个轨道。由于Suomi卫星超期服役，最终实现了与JPSS-1的交接，可以说，NOAA-20没有进一步拖延和Suomi卫星良好的状态，共同成就了堵住美国极轨气象卫星可能出现的数据缺口的愿望。

　　GAO的报告中，针对天气卫星数据空白风险移除的原因，强调了自2017年评估后，该项目取得的进展（图3）。其中，针对NOAA职责部分，2017年的报告已经认为，NOAA已经在当时欠缺的5项标准中的两项，即“行动计划”和“展示出的进步”等两个方面已经取得了部分进展。之后两年时间里，NOAA完全实现了从高风险名单中删除应采取的行动。这表明在2017年上一次评估以来，NOAA持续在5项标准中的领导承诺、能力和监视等3项中保持达标，同时又满足了“行动计划”和“展示出的进步”两项标准（图4）。

　　3.美国国防部（DOD）解除风险一波三折

　　由于国防部和NOAA分别负责上、下午轨道卫星，此轮天气卫星数据缺口风险的诞生和最终缓和，都与国防部脱不了干系。近些年，美国军用和民用气象卫星系列的运行印证了“分久必合，合久必分”这句话，分分合合导致了问题，但分分合合本身也由问题导致。

　　国防部的国防气象卫星项目（DMSP）和民用天气卫星项目启动于同一时期，都始于上世纪60年代。由于当时美国在民用项目上已经投入了大量资金，美国国会决定将军方项目保密。直到1973年，才对外公布。DMSP卫星可以提供云盖资料，并且配备夜间红外探测。

　　1994年，克林顿政府将NOAA和国防部独立运行的气象卫星项目合二为一，用国家极轨业务环境卫星系统（NPOESS），取代民用的极地业务环境系统（POES）和空军的DMSP（图5）。但NPOESS一直管理不利，示范项目就延期了五年，到2011年才发射，而NASA传感器开发一直问题重重。终于在2010年，奥巴马总统执行办公室决定解散三机构合运行的NPOESS计划，拆成两部分，NOAA/NASA部分称为联合极地卫星系统（JPSS），计划中第一颗卫星叫做JPSS-1，后实际为2017年11月18日发射的NOAA-20；国防部部分称为DWSS（国防气象卫星系统），负责提供上午轨道极轨气象卫星。

　　NPOESS分家时，媒体认为国防部比NOAA/NASA的情况更乐观，因为最后一个POES卫星已经于2009年升空，而空军手头还有两个全新的DMSP观测实验台等着上天，应该能满足很多年的需求。但现实往往很曲折。2012年1月，DWSS项目被美国空军取消。国防部发射的最后一颗卫星是2014年的DMSP-19，2016年2月出现电源故障，停止提供天气数据。只得继续用2006年发射的DMSP-17提供上午轨道数据的卫星，这样在仪器方面必然存在限制。国防部本来在开发另一颗名为DMSP-20的卫星，但发现不能保证在2016年底之前发射该卫星后（预期时间为2023年），相关计划就取消了。为了确定上午轨道的替代计划，国防部从2012年2月至2014年9月一直在“审查和分析”，最终在2016年10月批准了下一代气象卫星计划，称为气象系统后续微波计划（WSF-M），计划在2017年发射一颗示范卫星（已确定延期），并于2022年发射第一颗业务卫星。这之前继续依赖旧的DMSP-17卫星。

　　这样的规划明显不能让GAO满意。GAO上一份高风险评估报告（2017年）认为，虽然NOAA已经出现了很大进展，下午轨道可以撤离风险名单，但国防部的取代计划进展缓慢，在“行动计划”和“展示出的进步”上都没达到要求（图6）。国防部2016年8月关于解决潜在卫星数据缺口的近期计划的国会报告显示，WSF-M仅满足该部门对海洋风速和风向的需求，但对云的描述和特定区域天气图像——两项应是最高优先级的观测能力，错误地寄希望于国际合作伙伴提供相应资料。2017年风险报告判定，WSF-M不仅当时没有解决这两项问题，也没有未来提供该能力的长期规划。因此美国存在上午轨道的卫星数据缺口风险。

　　与此同期（2016年前后），以JimBridenstine议员为首的一批人，开始在众议院和国会号召推进NOAA和国防部的商业卫星资料示范项目。如果觉得这个名字眼熟，那是因为后来他被特朗普提名成为了NASA的局长。因为此人没有任何科学背景，并具有共和党普遍的反气候变化科学的态度，导致美国网民新一轮混战。当时来看，国防部的DMSP卫星计划在2016财年被终止，有可能导致最高80%的天气观测资料需要依赖商业部门。众议院军事委员会（Bridenstine也是委员会成员）通过的《2017财年国防授权法案（NDAA）》草案中，有300万美元预算用于商业天气资料示范项目，与NOAA在2016财年获得的商业天气资料采购示范项目资金等同。