我國發射全球首顆主動激光雷達二氧化碳探測衛星

發佈日期:2022 年 04 月 18 日 11:24
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4月16日2時16分,我國在太原衛星發射中心使用長征四號丙運載火箭,成功將大氣環境監測衛星發射升空。新華社 圖


(本報綜合)中國氣象局公佈消息,16日,我國在太原衛星發射中心採用長征四號丙運載火箭成功發射了一顆大氣環境監測衛星。隨著這顆衛星的入軌,我國在全世界第一次成功把二氧化碳探測的主動激光雷達“搬上天”,以期實現對地球大氣二氧化碳的全天時、高精度探測。

大氣環境監測衛星是《國家民用空間基礎設施中長期發展規劃(2015-2025年)》中的一顆科研衛星,衛星和運載火箭系統均由中國航天科技集團有限公司第八研究院抓總研製,中國氣象局作為該星的主用戶之一,重點關注和推進星上二氧化碳探測主動激光雷達載荷的立項研製。

中國氣象局國家衛星氣象中心副主任、大氣環境監測衛星工程應用系統副總師張興贏研究員介紹說:“大氣環境監測衛星最大的特點是搭載主動激光雷達載荷,不僅可以獲取雲和氣溶膠的垂直分佈信息,更重要的是可以通過星上的激光雷達實現全球大氣二氧化碳高精度探測。”

2009年以來,日本、美國、中國先後發射了多顆溫室氣體觀測衛星,中國從2016年開始通過全球二氧化碳科學實驗衛星、風云三號氣象衛星D星、高分五號衛星,開展了多星溫室氣體遙感探測。不過此前全球範圍所有的衛星溫室氣體觀測主要依托高光譜溫室氣體探測儀,即被動光學遙感,因此只能在白天有太陽的時候探測,也不能覆蓋高緯度的南北極地區,同時觀測數據還受限於雲、氣溶膠的影響,因此探測的有效數據有限。另外被動觀測遙感受地表反射和大氣散射的影響,定量探測精度也受到限制。

張興贏表示,相比於被動遙感,主動激光雷達不需要依賴於太陽光,主要是從衛星向地面發射多個波長的脈衝激光,激光穿過大氣層時碰到氣溶膠顆粒物、雲和大氣化學成分(如空氣中的二氧化碳)等發生散射或者吸收,利用這些變化特徵可以非常敏銳地捕捉大氣中這些成分的變化,因此不受白天黑夜影響,可以全天候觀測;也不受緯度帶的影響,可以全球觀測,因此可以獲取更多有效的二氧化碳高精度觀測數據。

“由於星上二氧化碳探測的主動激光雷達是全球首發,因此無論是雷達的高精度製造還是數據的高精度處理技術,都是巨大挑戰。”張興贏透露,該星于2015年1月先期攻關立項,2017年8月工程研製立項,歷經7年時間,攻克了多項技術難題。在中國氣象局的支持下,作為該星的工程應用系統副總師,張興贏組織協調了國內不同機構的科研人員瞄準星載主動激光雷達的數據處理技術持續開展攻關,目前團隊已經為衛星正式工作做好了數據處理技術儲備。後續將盡快推動衛星產品和數據投入應用,為雙碳目標提供更加精準的科技支撐。

除了主動激光雷達載荷,大氣環境監測衛星還搭載有高精度偏振掃描儀、多角度偏振成像儀、紫外高光譜大氣成分探測儀及寬幅成像光譜儀等被動探測載荷,可對大氣細顆粒物、氣態污染物、雲和氣溶膠等大氣環境要素進行綜合監測,將與我國的風雲系列氣象衛星開展協同觀測,織就一張更加精密的全球大氣環境天基觀測網。

當前,中國天基碳監測隊伍正不斷壯大。“十四五”期間,風云三號氣象衛星後續星將搭載被動高光譜探測儀並正式開展全球溫室氣體業務探測,國家民用空間基礎設施計劃中還將發射一顆高精度溫室氣體綜合探測衛星。屆時,我國將建成多星組網、主被動聯合的全球碳監測星座。


來源:中國科技網

編輯:Hong


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