“以小见大” 解读中国碳卫星

农视网2016-12-23 10:21:10

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22日凌晨在酒泉卫星发射中心成功升空的中国碳卫星,可以概括为“以小见大”。首先,“小”身材却有“大”本领。碳卫星重约620公斤,由三部分组成:模块化卫星平台、高光谱与高空间分辨率二...

22日凌晨在酒泉卫星发射中心成功升空的中国碳卫星,可以概括为“以小见大”。

首先,“小”身材却有“大”本领。

碳卫星重约620公斤,由三部分组成:模块化卫星平台、高光谱与高空间分辨率二氧化碳探测仪、多谱段云与气溶胶探测仪。

为满足碳卫星在5种观测模式和十余种指向模式间自如切换的要求,卫星平台研究人员为其打造出一副好“身板”。中国科学院微小卫星创新研究院碳卫星总设计师尹增山说,“复杂姿态指向控制系统”让卫星能够大角度姿态机动,跳出“太空华尔兹”。

高光谱与高空间分辨率二氧化碳探测仪,以0.04纳米的分辨率刷新中国光谱仪器新纪录。中国科学院长春光机所研究员郑玉权说,他们先用6年时间,建立全息衍射光栅的制造系统及相关检测,相当于锻造一把过滤色彩的“梳子”。

探测仪的工作原理是在可见光和近红外谱段,利用分子吸收谱线探测二氧化碳浓度。郑玉权解释,空气中的二氧化碳分子会对阳光颜色有不同程度的吸收,探测仪先精准测量“色彩”,再反推出二氧化碳分子数量。

多谱段云与气溶胶探测仪负责测量云、大气颗粒物等辅助信息,为科学家反向推演二氧化碳浓度剔除干扰因素。碳卫星工程地面应用系统总设计师杨忠东说,这台仪器虽非“主角”,但它能监测大气中的颗粒物,将为研究PM2.5等大气污染成因提供重要数据支撑。

其次,“大”噪音里找“小”目标。

杨忠东说,二氧化碳气体绝对含量少,要在大“噪音”中找到少量目标,难度极大。“国内优势单位集中起来联合攻关,填补了国内技术空白”。

比如多谱段云与气溶胶探测仪。二氧化碳和气溶胶相近,通过这台仪器,既解决了对二氧化碳监测的“噪音”干扰问题,也有助于科学分析两者之间的联系。

根据设计要求,碳卫星的二氧化碳浓度监测精度优于4ppm(百万分比浓度)。在大气中,二氧化碳的浓度仅有万分之四。换言之,碳卫星能够发现二氧化碳的浓度出现1%的变化。

据介绍,碳卫星开始长达3年的工作,每日记录长约10小时的数据。当它在天上忙碌时,佳木斯、乌鲁木齐和瑞典基律纳站组成的碳卫星接收站网负责接收处理数据。

最后,“小”卫星承担“大”使命。

中国科学技术部国家遥感中心总工程师李加洪说,在多种温室气体中,二氧化碳因与人类活动乃至每个国家的经济基础密切相关,因而地位独特。

此前全球已有两颗二氧化碳监测卫星:日本在2009年发射的“呼吸”号温室气体观测卫星,美国在2014年发射的OCO—2卫星。

李加洪说,碳卫星不仅填补了中国在该领域的空白,而且整体水平高于“呼吸“号。它对全球大气中二氧化碳浓度进行动态监测,给出全球碳分布数据,不仅体现了中国应对全球气候变化采取的行动,也展现了负责任大国的担当。

完成在轨测试后,碳卫星将每隔16天对地球进行一次“体检”,经过2—3个月数据累计,完成对地球的全覆盖。科学家从中可以得到不同季节、不同地区碳排放情况的“体检报告”。

据了解,官方已经制定了碳卫星数据管理办法,将适时与国内外共享数据。碳卫星数据还已加载到国家综合地球观测数据共享平台,被列入全球生态环境遥感监测年度报告的专题。

李加洪透露,中方还将与地球观测组织共享碳卫星数据,通过中欧“龙计划”合作开展深度研究。科学家希望能与欧美等碳卫星形成联合观测,共同造福人类。

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