NASA新衛星將徹底改變全球農業

由美國NASA與印度ISRO合作開發的NISAR衛星，將透過高解析度且頻繁更新的雷達資料，徹底革新全球農業。這項突破性技術將讓農民與決策者能夠以前所未有的精準度，最佳化種植時程、灌溉與資源分配。與傳統衛星不同，NISAR的雙頻雷達能夠穿透雲層與作物冠層，提供更深入的生物量、土壤濕度與植物健康資訊。

NISAR衛星預計於今年發射，將為美國及全球農民提供強大的資料流。這項任務將從種植到收成全程追蹤作物生長，協助農民最佳化種植時程、改善灌溉並更有效率地管理時間。配備合成孔徑雷達的NISAR，將分析作物的物理特性並測量植物與土壤的濕度。儘管它能精確監測小型農地，其最大優勢在於能夠頻繁且大範圍地覆蓋農業區域。

NISAR將每兩週提供一次全球農地地圖，其觀測不受天氣影響，並能提供影響國際糧食安全的大規模趨勢的最新資訊。衛星將每12天拍攝一次幾乎所有地球陸地的影像，解析度足以偵測寬度僅30英尺（10公尺）的地塊。這種細緻程度讓使用者能夠追蹤個別農場的每週變化，或放大觀察整個區域的趨勢。如此全面的視角，對於決策者與農業管理者在作物生產與資源分配上的決策將極具價值。

例如，決策者可以利用NISAR資料估算某個區域的水稻秧苗種植時間，並在整個季節追蹤其高度與開花情況，同時監測植物與稻田的濕度變化。作物不健康或稻田過乾可能意味著需要調整管理策略。密西根州立大學的NISAR科學團隊成員Narendra Das表示：「這一切都是關於資源規劃與最佳化，而時間對作物至關重要：何時是最佳種植時機？何時是最佳灌溉時機？這就是關鍵所在。」

NISAR預計今年從印度東南海岸的Satish Dhawan太空中心發射。一旦運作，它將每天為研究人員與使用者提供約80TB的資料產品，涵蓋農業等多個領域。數十年來，衛星一直被用於大規模作物監測。由於微波能穿透雲層，雷達在雨季觀察作物時比其他技術（如熱成像與光學成像）更有效。NISAR衛星將是首個採用L頻與S頻雙頻的雷達衛星，使其能夠觀測比單一頻率儀器更廣泛的地表特徵。

NISAR的雷達微波能夠穿透玉米、水稻與小麥等作物的冠層，然後從植物莖稈、土壤或下方水域反射回感測器。這些資料將讓使用者估算某個區域的地上植物質量（生物量）。透過長期解讀資料並與光學影像結合，使用者將能夠根據生長模式區分作物型別。

此外，NISAR的雷達將測量訊號從地表反射回衛星後的極化（垂直與水平方向）變化。這將啟用一種稱為極化測量的技術，應用於資料時，能更準確地識別作物並估算作物產量。NASA水資源與農業研究計畫負責人Brad Doorn補充道：「NISAR的另一項超能力在於，當其測量結果與傳統衛星觀測（尤其是植被健康指數）結合時，將顯著提升作物資訊。」

NISAR衛星的高解析度資料能夠顯示哪些作物存在及其生長狀況，這些資料可納入農業生產力預測。ISRO太空應用中心的農業應用負責人Bimal Kumar Bhattacharya表示：「印度政府——或世界上任何政府——都希望以非常精確的方式瞭解作物面積與產量估算。NISAR的高重複時間序列資料將非常、非常有幫助。」

NISAR衛星還能協助農民評估土壤與植被的水分含量。一般而言，較濕的土壤會反射更多訊號，在雷達影像中比乾燥土壤更亮。植物濕度也有類似關係。這些功能意味著NISAR能夠估算作物在整個生長季節的水分含量，以判斷它們是否缺水，並利用從地面散射回來的訊號估算土壤濕度。

土壤濕度資料可能為農業與水資源管理者提供資訊，瞭解農地如何應對熱浪或乾旱，以及它們在降雨後吸收水分並乾燥的速度——這些資訊能支援灌溉規劃。康乃爾大學地球科學研究員、NISAR科學團隊土壤濕度負責人Rowena Lohman表示：「思考糧食安全與資源分配的管理者將能夠利用這類資料，全面瞭解整個區域的情況。」

NASA-ISRO合成孔徑雷達（NISAR）衛星是一項開創性的地球觀測任務，標誌著NASA與ISRO首次在飛行硬體上合作。NISAR旨在以前所未有的精確度監測地球陸地與冰面的變化，配備L頻與S頻雙頻雷達，以捕捉環境變化、自然災害與氣候影響的詳細影像。

NASA的噴射推進實驗室（JPL）負責該計畫的美國部分，提供L頻SAR、雷達反射天線、可展開吊桿、高速通訊子系統、GPS接收器、固態記錄器與有效載荷資料子系統。NASA的戈達德太空飛行中心管理近太空網路，將接收L頻資料。印度的ISRO太空應用中心開發了S頻SAR，而U R Rao衛星中心則提供了太空船平臺。任務將由Vikram Sarabhai太空中心的發射載具執行，發射服務在Satish Dhawan太空中心進行。一旦進入軌道，操作將由ISRO遙測、追蹤與指令網路（ISTRAC）管理，國家遙感中心（NRSC）則負責S頻資料的接收與分發。

透過結合兩大機構的先進雷達技術，NISAR將提供關於地球表面變化的寶貴見解，支援災難應變、環境監測與氣候研究。