美印合作卫星拍下火山喷发延时影像

在俄罗斯堪察加半岛太平洋沿岸，克拉舍宁尼科夫火山（Krasheninnikov）的北侧火山口正不断向外喷涌熔岩，如藤蔓般层层蔓延。

2025年7月30日，附近海域发生了一场8.8级强震，这场地震仿佛唤醒了这座沉睡已久的火山。短短几天后，克拉舍宁尼科夫时隔近五百年首次喷发。自那以后，北侧火山口持续向东侧倾泻出熔岩与碎屑物，而NASA与印度空间研究组织（ISRO）联合研制的NISAR合成孔径雷达卫星，一直在实时追踪这片土地的变化。

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—从747公里高空，每12天两次“回望”同一片火山

NISAR卫星运行在距地表747公里的轨道上。2025年12月25日，就在这颗对地观测卫星刚完成发射后测试、正式投入运行之际，它拍下了克拉舍宁尼科夫火山的第一张影像。此后，卫星每12天便会两次飞越同一位置，一次由南向北，一次由北向南，并各拍摄一组高精度雷达影像。

科研团队将截至8月中旬获取的17帧影像按时间顺序连接起来，制成了一段延时视频：熔岩先是注满内部较小的火山口，随后溢出至更大的外围坑口，最终向外扩展成扇形地貌。这段影像清楚展示了NISAR如何持续监测自然灾害的演变过程，这既具有科学价值，也可能为未来的应急响应提供支持。

堪察加半岛虽地处偏远，但当地数十座火山中，许多因喷发频繁而被地面仪器长期密切监测。克拉舍宁尼科夫火山却是个例外，自公元1550年前后以来，它一直保持沉寂。NISAR的L波段雷达能够捕捉到这座沉寂已久的火山，本身就体现出该卫星对地球陆地表面近乎全覆盖、且分辨率可达数十英尺量级的观测能力；而它能够持续跟踪整个喷发过程，则进一步证明了其测量的精度与稳定性。

“持续性至关重要。每12天两次、以高分辨率模式、从两个观测方向获取数据，这充分展现了NISAR在密切监测自然灾害方面的潜力。”——马修·普里查德（Matthew Pritchard），NISAR科学团队成员、康奈尔大学地球物理学家，负责分析制作该延时影像所用的数据

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—用微波“成像”：合成孔径雷达如何看清地表

单张NISAR影像之所以能呈现如此细节，得益于合成孔径雷达（SAR）技术，这是一种由NASA喷气推进实验室率先应用于太空对地观测的专门处理方法。卫星在轨飞行时，雷达每秒向地面发射数千个微波脉冲并接收回波，每一次回波实际上都是某一时刻的“快照”，其中蕴含着地表特性与状态的信息。

SAR处理技术会将同一区域的多张影像叠加合成，如同用镜头把模糊的画面逐渐对焦一样，让影像变得清晰。在克拉舍宁尼科夫延时影像的每一帧画面中，每个像素对应地面约30英尺×30英尺（10米×10米）的范围，大致相当于半个网球场的大小。

由于熔岩对微波的反射强度明显高于周边地表（视季节不同，周边地表可能是积雪或裸露地面），因此在影像中，熔岩区域呈现出更明亮的色调。除了向东侧扩展的熔岩流外，视频中还能看到西北方向的另一股熔岩流，这股熔岩很可能是在NISAR拍下第一张影像之前就已经形成的。

普里查德二十多年前攻读博士学位、研究堪察加火山时，想获取一份可直接用于分析的雷达数据十分困难，一方面卫星重访频率不高，另一方面影像分辨率也相对较低。

“如今，我们能以前所未有的方式，实时观测到全球范围内的火山活动。”——马修·普里查德

而如今，NISAR不仅能对全球约1300座海拔以上的活火山进行频繁而全面的覆盖观测，其影像分辨率也已精细到数米量级，并可通过云端便捷获取。

NISAR是首颗搭载两台不同波段雷达仪器的独立飞行对地观测卫星，分别是L波段系统和S波段系统。由于波长不同，两套系统的观测能力可以相互补充：波长更长的L波段能够穿透树冠、直接成像地表；而S波段则可根据树叶尺寸的不同，用于观测林冠层本身的信息。

NISAR任务L波段雷达的数据产品，目前托管在位于费尔班克斯的阿拉斯加卫星设施分布式主动档案中心（ASF DAAC），该中心负责托管和分发NASA全部的合成孔径雷达数据。

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—关于NISAR任务

NISAR任务由加州理工学院代表NASA管理，喷气推进实验室（JPL）牵头负责美方部分，提供了卫星的L波段合成孔径雷达及其天线反射器；卫星平台本体及S波段合成孔径雷达则由印度空间研究组织（ISRO）提供。

NISAR是首颗同时搭载两种不同波段雷达仪器的卫星，其观测数据通过卫星上一面直径达39英尺（12米）的巨型鼓状天线反射器采集，这也是NASA迄今送入太空的最大雷达天线反射器。

参考

https://www.nasa.gov/missions/nisar/us-india-satellite-captures-time-lapse-video-of-volcanic-eruption/