为地球科学构建前瞻，专访林赛·雅各布森

NASA的地球观测卫星任务在数年至数十年间追踪着变化中的地球的数十种特征——气溶胶、海平面、土地覆盖、云量等。为依赖这些数据的科学和运营界维持这一记录，需要的不仅仅是工程才能，还需要为不确定的未来做规划：预判任务延迟或轨道事件可能在数据中造成的缺口。

林赛·雅各布森的工作帮助NASA在这些干扰发生前进行预判，并为高层领导提供管理方案。

作为工程领域的Pathways实习生，雅各布森通过位于弗吉尼亚州汉普顿的NASA兰利研究中心的系统分析与概念理事会（SACD）内的NASA地球科学战略集成环境（NESSIE）团队，支持NASA地球科学部。NASA的Pathways项目通过实习将本科生和研究生与NASA中心联系起来，表现满意者可转为全职公务员职位。自2022年以来，雅各布森每年夏天都回到NASA兰利，在中心工作和完成北卡罗来纳州立大学机械工程博士论文之间分配时间。

“我们做地球科学的方式正在改变。”

“### 问题空间

雅各布森和NESSIE团队支持地球科学卫星组合——数十个任务，每个任务测量地球的特定特征，从云到海面温度再到土地利用。目标是为最终用户社区提供他们依赖的数据产品。挑战在于未知。

这张图片展示了地球的全貌，由地球同步运行环境卫星（GOES-8）拍摄，该卫星于1994年至2004年服役，由美国国家海洋和大气管理局（NOAA）拥有和运营，提供了进行密集数据分析所需的连续监测。

“任务寿命、轨道上可能发生的情况以及时间表都存在不确定性，”雅各布森解释说。团队的工作为NASA高层领导提供了一种应对这种不确定性的方法：了解覆盖缺口可能出现的位置，并确定缓解或对冲的选项。通过提供满足最终用户需求的替代途径，这项工作支持高层领导管理一个复杂、相互依存的组合。

编写代码

在这项工作中，雅各布森的重点是构建分析工具，赋予团队她所称的“前瞻能力”。

“这是一种预见可能发生的不同事情的能力——地球观测任务组合中可能发生的变化——并制定应对策略，以便我们能够继续向最终用户提供数据，”她说。

并非所有变化都是坏消息。任务有时会超出计划寿命运行，从而创造延长其价值的机会。但无论调整是否受欢迎，原则都是一样的：在事情发生之前了解选项。

雅各布森将其比作为飓风季节做准备。“你装上防风窗，买好沙袋，并预先放置好，”她说。“然后当警告来临时，你不会手忙脚乱，也不会面临商店售罄的风险。你已经有了所需的一切。”NESSIE的工作遵循同样的逻辑，通过提前了解干扰可能意味着什么，并在任何事情发生之前准备好一系列应对措施。

“我们主动提出如果发生变化可以实施的策略和替代方案，”雅各布森说。“我们提前这样做，以便人们了解可能存在的选项。”

她的方法呼应了她的研究生研究，该研究探讨复杂系统——无法简单拆除重建的基础设施，如电网——必须如何刻意演进。“我们设计了一个电网，现在我们将永远与之共存，”她说。“我们不能拆除它并建造一个新的。我们能做的是修改、扩展和改进我们现有的。”正是这种利用现有条件而非从头开始的直觉，塑造了她在NASA的工作方式。

跟上步伐

初次来到NASA的工程师可能会认为工作中最难的部分是技术。雅各布森发现了别的东西：环境本身才是最需要适应性的。

“我们做地球科学的方式正在改变，”她说。商业公司越来越多地与政府机构一起贡献数据。新的航天机构正在进入该领域。创新技术和架构不断涌现。跟上这种转变——理解NASA自身能力如何演变，以及如何最好地服务于依赖数据的社区——与任何计算一样是工作的一部分。

其中一些适应性也以较小的方式体现，比如AI工具在她团队工作流程中日益增长的作用。“兰利已经创造了许多第一，”雅各布森说，她引用了最近在实习生活动中听到的NASA兰利主任Trina Dyal的话。“我们希望继续成为第一。这意味着学习新事物，并弄清楚如何将它们融入我们的工作。”

雅各布森的科幻书架

库尔特·冯内古特的《泰坦的海妖》

雅各布森在高中时收到这本小说，让它搁置多年，最终在疫情期间拿起。

“它非常特别。它触及了生命的意义，这与我最初被太空吸引的一些原因有关。太空探索可以让人类团结在一起。那种宇宙视角。”

隶属于NASA兰利研究中心的系统分析与概念理事会。访问我们的网站了解更多我们的工作。