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蒂莫西·斯特赖克 (Timothy Stryker) 第二次访问斯瓦尔巴德,这是挪威紧邻北极的岛链,但交通标志上的让行标志仍引起了他的注意:它们指示驾驶员让行的对象不是其他汽车,而是北极熊。斯特赖克在华盛顿特区的日常工作中并未遇到过此类危险。他也通常不会遇到现在环绕着他的荒凉景色——峡湾、冰雪、月球般的岩石堆、白雪覆盖的山峰笼罩着大海。
斯特赖克是美国地质调查局国家陆地成像项目的外联与合作主管,他飞往了这个全球最北端的定居点之一,参观了美国地质调查局卫星数据着陆地球的地面站:一个由 150 多个天线组成的集合体,称为 SvalSat。
提起航天产业,挪威可能不是人们首先想到的国家。但自卫星发明以来,它就一直默默地支持着卫星,并已成为地面站领域的强大力量。例如,SvalSat 拥有的天线数量超过了地球上任何其他商业地面站。
在 Platåberget 高原顶上,天线间隔均匀地排列着,并被安装在雷达罩中——这些球形罩保护它们免受恶劣环境的侵袭,就像北极熊一样直接攻击着它们的技术。斯特赖克将 SvalSat 比作巨人的推杆果岭;卫星看起来像巨大的高尔夫球,安放在布满岩石且常常积雪的表面上。
斯特赖克和他的同事瑞安·布朗 (Ryan Brown) 在岛上参加了一个关于 SvalSat 地面站运营的国际会议。SvalSat 的用户遍布全球,来自不同的时区、语言和国家机构;聚集在一起讨论卫星运营的细节有助于顺畅地进行地面站的运营。“确实没有比定期的面对面交流更好的方式了,”斯特赖克说。
像这样的极地地面站是某些轨道上的卫星在每次绕地球飞行时下载数据和接收指令的唯一地点。由于地理和历史的偶然,美国的科学、天气预报和国防部门——都依赖位于挪威的卫星基础设施。这包括美国宇航局 (NASA)、美国国家海洋和大气管理局 (NOAA) 和美国地质调查局 (USGS) 等机构,它们将气候、地质、大气和其他信息下载到斯瓦尔巴德,以便监测和预测地球及以外的状态。由于一项管理斯瓦尔巴德关系的条约,SvalSat 不直接与军事卫星合作。但在挪威北部,其他地方有类似的、但规模较小的地面站,与进行军事通信或导弹预警的航天器进行通信。
但有一个问题:挪威身处一些紧张的 地缘政治动态之中。首先,它与俄罗斯共享一小块陆地边界,而且自俄罗斯入侵乌克兰以来,两国之间的 紧张关系已显著加剧。侦察和 间谍活动也在增加。与此同时,北极冰川融化使得北极地区更容易进行 资源开采,从而使其容易受到领土争端的影响。
挪威和北约官员担心 冲突。卫星行业也关注这些冰冷的局势可能如何影响世界上一些最重要的数据。
美国地质调查局 (USGS) 等机构的工作,涉及向下观察地球以了解其状况的全貌,需要国际合作。“这并不局限于国界,”斯特赖克说。“这确实是一项全球性活动。”
没有地面站,卫星就只是“太空垃圾”,科埃斯伯格卫星服务公司 (Kongsberg Satellite Services, KSAT) 的首席执行官兼总裁罗尔夫·斯卡特博 (Rolf Skatteboe) 说,该公司运营着 SvalSat,并且是世界上最大的卫星地面站供应商之一。这些地面站允许操作员向卫星发送指令、修复其运营问题以及下载数据进行进一步分析。
挪威的地面站工作始于 20 世纪 60 年代初,距世界第一颗卫星发射不到十年。很快,在斯瓦尔巴德和特罗姆瑟(特罗姆瑟是位于斯瓦尔巴德以南的一个挪威城市),跨越挪威海和巴伦支海,都建立了最初的地面站。
极北地区的位置非常适合与极地轨道卫星进行通信。那里的地面站可以在卫星每次接近北极完成绕地球一周时与其通信。而且,与北极标准相比,相对温和的天气使得维护工作比在格陵兰岛或阿拉斯加等其他极地地区,甚至南极地区,要简单得多。(现在这些地区也有地面站,但挪威的基础设施仍然很重要。)

这些优势以及挪威在地面站方面的早期专业知识,促成了 20 世纪 90 年代与美国宇航局 (NASA) 的一项大交易:该航天机构当时正在进行一项名为“地球任务”(Mission to Planet Earth) 的计划,旨在利用卫星更多地了解世界。作为该计划的一部分,NASA 计划发射 Landsat 7,这是其用于帮助科学家追踪陆地和海洋随时间变化的成像卫星系列中的第七颗。自 1972 年成立以来,Landsat 项目已积累了丰富的地球表面老化的档案,例如显示渔业的状况、森林火灾侵蚀了山脉的何处以及冰川何时缩小。
但要将这些存档数据从太空传回计算机供科学家分析,NASA(与 USGS 共同运营 Landsat)需要地面站。对于其地球观测雄心,该机构知道它需要比其位于阿拉斯加的地面站更多的覆盖范围。因此,挪威航天局建议他们投资斯瓦尔巴德。大约在 1996 年,NASA 将一枚天线、设备和一个拖车办公室运往了北极群岛。
挪威航天局的员工很快从特罗姆瑟调往斯瓦尔巴德,在 NASA 的拖车里工作,为地面站做准备。它并非完全防雪,而且有空调——但没有暖气。“他们感觉自己像极地探险家一样过了一段时间,”斯卡特博说。
1999 年,Landsat 7 发射升空,飞越了斯瓦尔巴德的天线。“他们服务了我们的第一次飞越,”布朗说,他现在是 Landsat 地面网络经理。
通过这次初步合作,斯瓦尔巴德走上了成为“世界上最伟大、最大、最漂亮、最酷的地面站”的道路,正如斯卡特博所形容的那样。挪威很快建造了自己的天线,并将地面站能力作为一项服务出售,使 NASA 能够专注于太空探索。
没有像斯瓦尔巴德这样的地面站,卫星就只是“太空垃圾”。
虽然最初数据必须通过物理磁带运出,但在 21 世纪初,该岛通过一条海底数据电缆与挪威大陆连接——这条光纤以及第二条电缆现在将卫星信息传输到大陆,并为该岛链提供互联网。2002 年,挪威航天局将 KSAT 分拆为一个独立的实体——一家由国有公司 Space Norway 和商业公司 Kongsberg Defence and Aerospace 各占一半股份的商业公司,完全专注于卫星地面站。
自早期以来,斯瓦尔巴德的天线就一直在服务 Landsat 的飞越,为 NASA 的其他任务下载数据,已有四分之一世纪了。“我们通过那里下载了大量科学数据,这些数据让我们了解地球上正在发生的事情,”NASA 空间通信与导航计划副署长凯文·科金斯 (Kevin Coggins) 说。
挪威对地面站的持续关注不仅仅是为了帮助 NASA:挪威有自己的需求。巧合的是,NASA(斯卡特博称之为“犯罪伙伴”)希望建立一个也能造福挪威的基础设施。“这是监测——不一定是控制,而是监测——挪威感兴趣区域所必需的,”他说。
这些感兴趣的区域包括挪威周围的水域,挪威希望在那里监测污染、石油泄漏、外国船只、冰层移动和可疑活动。例如,官员们正在追踪俄罗斯所谓的 影子舰队,该舰队利用 模糊其来源的所有权记录,在国际上运输受制裁的货物。这些官员 担心,这些船只可能会损坏海底基础设施——例如纵横海底的数据电缆;去年 12 月,芬兰当局指控该舰队 切断了波罗的海的一根电缆。
“如今,”斯卡特博说,“地缘政治局势要求密切监测水域,这已不是什么秘密。”
近年来,SvalSat 持续增长,其天线使用标准语言以方便与更多卫星进行通信。这些巨型设备现在有超过 150 个“高尔夫球”需要推杆,美国——以及欧洲航天局 (European Space Agency)、韩国航空航天研究所 (Korea Aerospace Research Institute) 等众多政府实体,以及通信巨头 Iridium 等私营公司——依赖它们进行科学研究和天气预报。
例如,一项 新的 NASA 任务,将于今年 3 月发射,将使用雷达监测地震、海啸、火山、山体滑坡和冰盖崩塌等动态且常常是灾难性的过程。另一项 地图则绘制了浮游生物在海洋中的分布以及大气中的气溶胶。两者都将与 SvalSat 和其他地面站通信。
与此同时,NOAA 利用 SvalSat 与构成美国天气预报骨干的三颗卫星进行通信——NOAA 低地球轨道观测办公室主任蒂姆·沃尔什 (Tim Walsh) 表示,这些航天器是该机构的“主力军”。这些卫星对大气温度、湿度、能量传输、臭氧等的观测有助于预测天气的好坏。“每隔一个半小时左右,每颗卫星就会飞过斯瓦尔巴德,‘所有这些数据会立即发送到 NOAA’,”沃尔什说。
该机构计划中的近地轨道网络,即一套将在未来十年开始发射的下一代气象卫星,也将以类似的方式运行。NOAA 卫星向国家气象局、国防部和私营公司提供数据。最近几周,新总统政府的裁员和削减已经影响了 NASA、USGS 和 NOAA,对当前和未来卫星任务的全部影响尚不清楚。

但 SvalSat 无法为所有卫星执行任务——特别是军用卫星。与国防组织合作违背了《斯瓦尔巴德条约》的精神,这是一项于 1920 年签署的协议,该协议将群岛的主权授予挪威,但允许来自其他签署国的居民作为正式居民生活和工作,无需签证。该条约还规定了环境保护指南和限制战争活动的规定。“你不应该在岛上建立军事据点或基地,”斯卡特博说。
他继续说,挪威严格解释该条约,这意味着斯瓦尔巴德的地面站不与直接从事军事活动的卫星通信。
但如今,卫星图像和数据在国防行动中无处不在,几乎任何地球观测数据都可以用于军事目的——即使它不是专门为此目的收集的。例如,挪威记者 Bård Wormdal 指出,在伊拉克战争期间,美国军方利用在斯瓦尔巴德下载的沙尘暴预报卫星信息来指导其行动。关于这些吹拂粒子的细节本身并非军事导向——这只是关于沙子的公开数据——但 Wormdal,他曾为挪威广播公司工作了三十多年,并在《卫星战争》一书中撰写了关于卫星数据在国际冲突中的作用,但他仍然认为这违反了挪威的条约。俄罗斯官员也提出了类似的指控。
斯卡特博不否认事实——是的,在斯瓦尔巴德收集的科学和商业数据可能在军事规划中发挥作用。“所有传给我们的卫星信息都是双重用途的,”他说,这意味着它可以帮助民用部门的任何人,也可以帮助会议室里的任何人。(挪威现行的规定允许一定的解释空间:它禁止使用地面站发送或下载“专门用于军事目的”的卫星数据。它还禁止任何仅或主要用于军事目的的下载数据。)