当它于1月29日发射时，这颗新卫星的任务很简单：测量地球上最重要的但却最不为人知的水源之一。NASA的SMAP（土壤湿度主动被动探测器）将测量全球的土壤湿度。这听起来可能是一个足够简单的概念，但它的发现可能会产生巨大影响，从预防干旱和疾病传播，到预测气候变化的影响。
“大多数人并不考虑我们脚下的水，”NASA喷气推进实验室SMAP项目首席科学家Simon Yueh说。“他们认为这是理所当然的，但它是我们水循环的关键组成部分。SMAP将通过帮助我们理解天气变化和气候变化来提供帮助。”
SMAP的前身是欧洲航天局的SMOS（土壤湿度海洋盐度探测器），于2009年发射。“SMOS取得了成功，”Yueh告诉我们，“但它提供细节的能力有限，因为它只有一个仪器——辐射计，分辨率只能达到25英里。”这就是SMAP将超越欧洲卫星并成为同类中第一个地球轨道器的地方。
为了获得有史以来从太空获得的最高分辨率的土壤湿度数据，SMAP将结合两个仪器：一个微波辐射计（就像SMOS上的那个）和一个雷达。辐射计非常适合捕捉大局；它的探测范围为25英里，收集更广泛的数据，非常适合进行气候快照和更准确的天气预报。另一方面，NASA设计的雷达具有1英里的高分辨率探测范围，提供从地下几厘米到一米深处的极其详细的视图。
SMAP是如何测量湿度的？它实际上非常聪明。地球会自然地发出少量无线电波，因为它的电子和离子在周围弹跳和碰撞。SMAP接收来自地球发射的无线电波。虽然科学原理更复杂，但基本上它是这样工作的：土壤中的水分越多，无线电信号越弱，而水分较少的土壤信号越强。
土壤湿度可能不像，但地球上的水分含量在我们的水循环和碳循环中起着至关重要的作用。非常干燥的土壤会阻止雨云形成，加剧干旱的影响。如果土壤中水分不足，幼苗就无法生根，也无法产生食物。
SMAP的任务之一还将是检测土壤是解冻还是冻结，这将有助于更好地确定一个地区的生长季节。作为终极的“农民年历”，这些特定数据将有助于告知农民种植和收获作物的理想时间。
作为终极的“农民年历”，SMAP数据将告知农民种植和收获作物的理想时间。
这些数据还将让气候科学家了解我们的碳循环是如何工作的。通常，植物会从空气中吸收二氧化碳，并将其分解为碳和氧；氧气被呼出，碳被储存在根部。因此，植物可以在碳循环中充当“碳汇”。然而，当它们被冻结时，它们就会停止吸收二氧化碳。其他时候，当土壤中水分很多时，它会刺激植物生长，导致植物实际上释放二氧化碳而不是储存它。通过汇编这些碳源和碳汇的数据，SMAP将使科学家能够测试和改进当前的气候模型，最终提高他们预测气候变化影响的能力。
监测土壤湿度还可以带来另一个潜在的好处，特别是在撒哈拉以南非洲等疟疾等致命疾病肆虐的地区。监测土壤湿度并了解蚊子繁殖地可以使疾病控制官员识别高风险区域，并让人们远离这些地点。
最终，Yueh说，当SMAP这类任务变得越来越普遍时，人们将能够像查看每日天气预报一样使用土壤湿度信息。“当人们出门时，他们会自动查看SMAP数据，并知道这一天是否适合去玩越野摩托车或种植他们的番茄——这就是我们的希望。”
