自1978年10月首颗极地轨道环境卫星(Polar-orbiting Operational Environmental Satellites,简称POES)成功发射以来,美国国家海洋和大气管理局(NOAA)通过这支卫星舰队持续提供了大量环境监测数据,涵盖气象预报、火灾探测、火山活动监测等多项关键领域。长久以来,这些卫星不仅是科学研究和气象服务的重要工具,更凭借其使用的多种图像传输协议吸引了全球众多无线电爱好者参与卫星信号接收和解析。近年来,随着卫星服役时间不断延长,尤其是现役最年轻的POES卫星已在轨工作16年,NOAA宣布将在2025年6月16日正式退役剩余的POES卫星,标志着一个时代的终结。 POES卫星的退役对于卫星通信和环境监测领域有着不小的影响。尽管从技术角度来看,大多数现代卫星系统逐步采用更先进的数字化协议及新一代平台,老旧的POES卫星因可靠性和性能方面的限制开始逐渐失去实用价值,但它们提供的信号采用的自动图像传输(APT)、低速图像传输(LRPT)以及高分辨率图像传输(HRPT)协议却因其廉价易用的接收条件备受无线电爱好者青睐。使用低成本的软件定义无线电(Software Defined Radio,SDR)设备,如RTL-SDR,再结合开源免费软件,用户便能轻松捕获和解析卫星发回的地球图像,成为激发大众尤其是业余爱好者参与空间探索和无线电通信的宝贵资源。
2025年初,NOAA宣告将不再主动维护现存的三颗工作卫星NOAA-15、NOAA-18、NOAA-19,尤其明确新数据的可靠性无法保证,建议用户逐渐转向其他数据源。这一表态引发业余无线电社区的广泛关注与担忧,担心卫星信号接收功能将很快关闭。经官方澄清,NOAA并未计划完全关闭卫星数据传输服务,APT、LRPT和HRPT的信号仍会保持开放状态,唯一的区别是卫星已进入失管状态,任何设备故障将不再维护,信号随时可能中断。意味着从6月16日起,所有卫星信号都只能算作“偶然数据”,不适合作为正式应用的可靠数据来源。 不幸的是,随着时间推移,这样的预警很快变成现实。2025年5月底,NOAA-15的S波段无线电设备出现严重故障,传输功率由正常的7瓦降至不足1瓦,极大影响了地面站的图像接收效果。
该无线电设备还是卫星独一无二的命令接收器,导致地面控制失去了对卫星的有效管理能力。无备用设备可替代,风险显著上升。为避免类似NOAA-17等前辈卫星爆炸碎裂事件造成的空间垃圾和无线电干扰,地面控制团队果断在6月6日启动了NOAA-18的退役流程。 退役流程本质上是将卫星变为“静默天体”,包括关闭所有通信设备,排空剩余推进剂,断开电池充电回路,确保安全而缓慢地失去动力。这一动作背后,实际上反映了极地轨道卫星特别设计上的固有风险。多年来,NOAA-16、NOAA-17与军方的气象卫星DMSP系列同样在退役后出现了电池过充的严重故障,最终导致4颗卫星先后自爆,这一连串事件引发了对Ni-Cd电池管理系统的深刻警示。
退役时断开电池充电回路本应避免此类事故,但电气系统潜在的设计隐患依然存在。这也是NOAA在NOAA-18问题暴露后决定迅速退役以规避风险的重要原因。 尽管NOAA-18率先退役加速了POES时代的谢幕,NOAA-15和NOAA-19仍能继续向外发射类似的信号,但信号的衰退和失管状态让其未来不容乐观。POES卫星的平均服役寿命早已超出设计预期,其长期运作面临的自然磨损和空间环境冲击不断加剧。与此同时,全球气象和遥感领域的技术也在快速发展。NOAA的下一代极地卫星系列JPSS及欧洲的MetOp系列已成为接力力量,提供更高效、更精准的环境数据和图像。
对于无线电爱好者而言,尽管POES卫星退役是显著的遗憾,但仍有其他可替代源可供利用。俄罗斯的Meteor-M系列数字卫星已于2023年和2024年成功发射,支持数字LRPT和HRPT协议,具备良好的信号覆盖和持久的运行前景。此外,地球静止轨道上的NOAA GOES系列卫星及欧洲的EUMETSAT气象卫星也为用户提供多样化的接收选择。业余爱好者除了继续探索这些新平台的信号外,还可借助地面软件与社区资源拓展接收效果和分析能力。 此外,由于数码信息技术和无线电通信的发展,卫星信号处理的门槛不断降低,DIY接收设备和开源软件生态愈发成熟。无论是捕获地球图像还是解析天气数据,爱好者群体的活跃度和创造力仍在持续推动业余卫星通信领域的繁荣。
尽管POES卫星退役意味着用户需要适应新的协议和硬件配置,但跨国合作和信息共享将为业余无线电社区带来新的活力和机遇。 在环境保护和空间管理的层面,计划和安全退役卫星是确保地球轨道空间可持续利用的重要举措。尤其是在轨道碎片问题日益严峻的国际背景下,提前安全退役避免卫星失控爆炸,不仅降低了对其他卫星的威胁,也促进了无线电频谱的合理复用与分配。此外,这也体现了空间资产管理更加成熟理性的趋势,确保地球观测事业和空间通信未来发展的健康有序。 总结而言,NOAA极地轨道环境卫星退役是科技进步背景下时代转换的典范,既见证了几代人技术积累和应用开拓的辉煌,也铺垫出未来多源卫星数据融合和自主接收的新局面。无论是专业气象机构还是广泛的无线电爱好者群体,都将在新一代卫星平台的支撑下,持续探索太阳系边界的奥秘,推动环境监测和航天科学的跨越发展。
这场卫星时代的交替,既是结束更是新的开始。