自 1972 年该项目首次发射以来，NASA 的 Landsat 卫星一直在地球观测领域创造历史，今年是创新和科学 50 周年。它的影响力可能会让您大吃一惊，面对快速增长的商业成像卫星行业，它的持续相关性也将如此。
Landsat 对您来说可能是一个熟悉的名字，但它并没有敲响任何特别的钟声。这是可以理解的——那里有大量的 NASA 卫星俯视地球。但最简单的说法是：1972 年，Landsat 基本上发明了现代地球观测。那么，还记得前段时间，每张 Google 地球图像上都写着“USGS”吗？是的，那也是陆地卫星。该项目基本上将卫星成像从前沿研究工具引入日常技术。
Landsat 9 于去年 9 月刚刚发射，这是一系列有影响力的航天器中的最新一个。
Landsat-1 的示意图。图片来源：美国国家航空航天局
我与自 1978 年以来一直在 NASA 工作并自 1992 年以来一直在 Landsat 工作的Jim Irons进行了交谈。Irons 从一开始就讲述了 Landsat 的故事，包括他自己参与的内容以及他多年来吸收的知识。对于一个重新定义地球成像的项目来说，它的第一颗卫星既具有创新性又具有历史意义，这很合适。
“Landsat 1 于 1972 年发射——它携带了两台仪器，一台是返回光束摄像机，它有点像电视摄像机，它接收模拟数据，”艾恩斯说。 “但休斯 [飞机公司] 说服美国宇航局在有效载荷上放置另一种更具实验性的仪器：多光谱扫描仪。它提供了数字数据。”
几乎不用说，在 1972 年，数字化的任何事物都非常具有创新性，更不用说在轨的高性能数字传感器了。但是团队清楚地看到了墙上的文字，这也是一件好事。
“发射后，RBV 出现问题，来自 MSS 的数据成为首选数据。那是一个很大的转折点，”艾恩斯回忆道。 “这是一种仪器，它使用一个摆动镜来回扫描传感器轨道下方的 7-14 Hz 路径，以创建数字图像。而且是机械的！这是惊人的。”
“这个传感器的设计者，Virginia Norwood，90 多岁时还和我们在一起。当时有一个女工程师是非常不寻常的。实际上，她上个月参加了 Landsat 9 的发射。”
Virginia Norwood（照片摄于 1972 年）和她创造的 MSS 仪器。图片来源：美国国家航空航天局
一个了不起的事实是，轨道成像革命的开始是当时太空和科技行业中一位罕见的女性的心血结晶，她在这个时代的许多重要成就中所扮演的角色直到最近才开始得到应有的关注.您可以阅读更多关于诺伍德在创建 MSS 中的作用，这是更多此类系统的前身，在这篇 NASA 历史文章或这篇更新的文章中。
MSS 的继任者名为 Thematic Mapper 于 1982 年推出，具有更多的光谱带，但随后在 1984 年，另一项重大改进触动了总部的神经：
“1984 年的 Landsat 5 搭载了多光谱扫描仪，并推进了专题制图仪的理念，提高了数据的空间分辨率，从 MSS 的 80 米提高到 30 米，并增加了光谱波段，”Irons 说。 “但是所有这些数据都有！有些人害怕这些数据，担心分析师会被它淹没——但事实并非如此。计算机容量保持不变，很快主题制图数据就成为首选。”
图片来源：美国国家航空航天局
随着时间的推移，直到现在，这将证明一条规则：确实没有太多数据这样的东西。只要你能收集起来，储存起来，就会有人找到它的用处。
他们甚至可能会为此付钱给你——但在接下来的几年里将 Landsat 私有化的尝试失败了，或者在 Landsat 6 的情况下在再入时被烧毁，它从未进入轨道。与此同时，为运营和分发其余数据而创建的私人公司抬高了价格，直到没有人愿意再支付任何费用。 “主题制图数据的每个场景高达 4,400 美元。人们只是停止使用它，”艾恩斯说。
当最初处理图像分发的美国国家航空航天局和美国地质调查局重新掌权时，他们遇到了国际数据恢复问题。想象一下，早在宽带网络普及之前，中国或南美的地面站就有大量数据。您如何将其送回美国总部进行中央处理和分析？我告诉 Irons 我在想象装满硬盘的大卡车，相当于 Sneakernet 的内燃。
“原来是这么回事！”他笑了。 “他们刚刚开着装满磁带的半卡车拖车前往 [USGS] 设施。这很困难，因为他们有所有这些不同的格式和乐器。所以造成了一点混乱。他们买了比萨饼烤箱来烘烤其中一些磁带中的水。” （我想听到更多关于那部分的信息，但我们的时间有限。）
图片来源：美国国家航空航天局
但数据的遣返只是更大转变的前奏。
“Landsat 7 发射后可能是整个计划中最大的变化，”Irons 说。 “美国地质勘探局仍然收取 600 美元的地图数据场景费用。他们在 2008 年做出了我认为在体制上勇敢的决定，与 NASA 保持一致，并免费向任何需要它的人提供 Landsat 数据。所以它从 400 美元到 600 美元免费。”
可以想象，这个选择彻底颠覆了模型，一夜之间，它改变了一切。
“数据的使用和重新分配出现了爆炸式增长，”他继续说道。 “现在，像谷歌地球和亚马逊云服务这样的地方，他们已经进入并从 USGS 下载了整个档案。”
还记得旧的 Google 地球应用吗？图片来源：谷歌
这就是为什么多年来，每当您查看在线地图时，它都会归功于 USGS。当然，谷歌和亚马逊并不拥有这些图像，也不是自己拍摄的，尽管现在所有的专业公司都在以不同的规模这样做。他们只是简单地下载了整个地球的巨大图片，并以一种新的形式重新提供给他们的客户。
“我们很难为数据和程序打上烙印，让纳税人知道他们的钱物有所值，”Irons 承认。并不是每次您打开 Google 地图时，它都会感谢您让他们的业务成为可能！
从那以后的几年里，Landsat 8 和 9 发射时配备了改进的传感器，并继续收集与前几十年连续的宝贵数据——这是一个免费的长期数据库，每两周左右对地球大部分地区进行成像，具体取决于时代。
图片来源：美国国家航空航天局
当然，如今像行星这样的星座每天都在对整个地球进行成像。那么为什么会有 Landsat 呢？
“我们这些在 Landsat 上工作的人对商业提供商所取得的成就印象深刻，”Irons 说。 “我们想要传达的信息是 Landsat 是对这些数据的补充——它们不会取代 Landsat 数据。一，它是开放和透明的访问——这是关键，NASA 卫星收集的所有数据都是如此。
“第二，USGS 保存了这个 50 年的数据档案。公司是否有商业案例可以将他们的数据存档数十年，这样我们就可以长期观察气候变化的影响，而不仅仅是短暂的数据爆发？我不知道那里有商业案例。”
您可以在此处查看几十年连续数据的示例：
“使我们能够进行时间序列分析的一件事是，NASA 非常关注传感器间校准，”Irons 继续说道。 “如果你从一张 Landsat 图像转到另一张图像，你就知道它已经过校准——如果你看到随着时间的推移发生了变化，你可以清楚地知道是事物发生了变化，而不是相机发生了变化。 [商业星座] 使用 Landsat 数据来做到这一点；我们作为行业标准帮助他们进行校准。”
这里的谈话与我与 Ginger Butcher 的谈话重叠，后者多年来一直为该项目进行外展。
“我们可以将今天的 Landsat 图像与 1972 年的 Landsat 图像进行比较，”她说。 “这是该计划的宗旨之一：我们有一个专门的校准团队密切关注仪器。每次满月，我们都会将航天器转一圈，将其用作摄影师的一张灰卡。”
随着商业供应商在美国太空计划中的地位日益提高，过去几年 Landsat 是否值得继续资助是一个真正的问题，但上述论点胜出。
“我们过去必须非常努力地完成下一个任务，但现在我们基本上让政府说这是一个值得继续使用的宝贵资源，”布彻说。 “现在我们正在展望未来，以及我们希望从下一个 Landsat 中获得什么样的能力。人们在做什么样的研究？在冰上、森林或特定农业区域工作需要哪些额外的波长？例如，通过热数据，我们可以查看农作物，看看它们是否被过度浇水或淹没——西部有水权，这非常重要。随着科学家们提出新问题和新研究领域，他们决定了 Landsat 下一步的发展方向。”
该项目将比以往任何时候都更多地与商业部门和 Sentinel-2 等 ESA 卫星合作。
“我们认为这很棒，”艾恩斯说。 “所有这些系统的出现意味着 Landsat 项目取得了令人难以置信的成功；它基本上为他们创造了市场。”