Ball Aerospace卫星监测温室气体排放通过关键的设计审查

Ball Aerospace卫星监测温室气体排放通过关键的设计审查

一种用于监测甲烷排放的敏感新型红外光谱仪有望在2022年发射，因为卫星制造商Ball Aerospace公司表示正在进行“MethaneSAT”的制造部分和组装环节。在初步设计审查仅仅六个月后， Ball说，它现在已经成功地完成了对飞船飞行系统及其先进光谱仪的关键设计审查，这个光谱仪将整合到一颗350千克重的卫星上。

MethaneSAT组织是非营利性Environmental Defense Fund (EDF)的一个附属机构，该组织表示一旦发射红外光谱仪，这个光谱仪将收集”有用且可操作”的数据，数据会显示甲烷每周在什么地方以及多少甲烷进入地球大气层。EDF称，“它将精确测量全球石油和天然气基础设施排放的甲烷，这种精确度是以前从未达到的。而且成本只占大多数太空任务成本的一小部分。”

MethaneSAT

低排放量检测至关重要

EDF认为基于光学的设备是其战略目标中的关键工具。其战略目标是到2025年将石油和天然气工业的甲烷排放量减少45%，并且在2050年将这种排放量减少到接近零。甲烷虽然不像二氧化碳气体那样对气候变化产生大的影响，但甲烷是一种特别强效的温室气体。EDF解释道：“检测低的甲烷排放量也至关重要，因为据估计石油和天然气基础设施排放的甲烷中，大约有一半来自小的排放源，而且这些排放源基本上都是不明来源。”

这个组织说MethaneSAT将能够检测出低至十亿分之二的甲烷浓度的变化。结合新的数据分析方法，即小像素点和开阔的观察视野，就能大面积的量化小型排放源。这将补充现有的甲烷监测卫星仪器，比如European Space Agency的“TROPOMI”，这些仪器目的是查明全球的主要气体来源。

俄亥俄州的甲烷“井喷”

去年，TROPOMI上的多光谱成像仪器能够量化俄亥俄州一家天然气厂大量甲烷”井喷”，这家天然气厂在三周内泄漏超过50千吨气体。据称，MethaneSAT更精细的分辨率能力还可以将大的气体排放源精确定位到400米之内。EDF 说：“现有卫星可以识别大型甲烷源并量化大面积排放区域，也可以在较小的、高度针对性的地点进行敏感测量。与当今的全球测绘仪不同，MethaneSAT 将提供更高的灵敏度和更好的空间分辨率，其观察视野比点源系统要宽得多。”

Ball的“民用航天”业务部副总裁兼总经理Makenzie Lystrup表示：“我们与客户以及其他合作伙伴密切合作，共同开发极高敏感度的传感器技术，这项技术对发现以前无法检测到的甲烷排放有着关键作用。”

识别甲烷排放源

MethaneSAT光谱仪将监测红外短波段 (SWIR)的一小段光谱，甲烷能够强烈吸收这部分光谱，从而能够发现超低浓度的气体。Ball说：“在低地轨道运行的卫星将精确的定位，测量和识别地球上任何地方甲烷源的排放。这项任务预计将于2022年启动以支持 EDF 承诺的目标，那就是到 2025 年以前实现减少石油和天然气甲烷排放量45%的目标。”

MethaneSAT主任Cassandra Ely补充说：“由于气候变化的紧迫性，这是一项复杂的、具有技术挑战性的任务。集中的设计流程确保了我们可以快速启动项目。最后它会是一个比我们想象还强大的测量工具。由于我们合作伙伴的不懈努力，现在MethaneSAT正从设计图纸转移到装配车间。”

闪光模式对海洋成像

据EDF称，卫星的主要目标是调查全球80%的石油和天然气业务，测量几乎所有已知和未知来源的甲烷总排放量，以及确定较大排放源的位置和规模。虽然地球大部分陆地将提供足够的太阳光反射进行成像，但当涉及到定位近海排放时，还有一个额外的复杂因素。这意味着MethaneSAT将使用所谓的”闪光模式”对海洋进行成像，将传感器直接指向闪光地点，闪光之处是太阳辐射被地球的表面直接反射的地方。但限制因素包括冬季在高纬度地区进行测量，因为此时阳光不足而无法获取有用的数据。

在2018年4月在一次TED演讲中，EDF总裁Fred Krupp提出了这个想法， 从那时MethaneSAT得到New Zealand政府的支持，去年New Zealand政府承诺向这个非营利性项目提供1600万美元。