“句芒”探碳看點(diǎn)多
——我國首顆陸地生態(tài)系統(tǒng)碳監(jiān)測衛(wèi)星發(fā)射成功

特約記者 馮 華

本刊記者 張 未 /文

“句芒號(hào)”點(diǎn)火起飛 攝影/ 鄭逃逃

8 月4 日11 時(shí)08 分，我國在太原衛(wèi)星發(fā)射中心采用長征四號(hào)乙運(yùn)載火箭成功發(fā)射首顆陸地生態(tài)系統(tǒng)碳監(jiān)測衛(wèi)星“句芒號(hào)”。該衛(wèi)星配置多波束激光雷達(dá)、多角度多光譜相機(jī)、超光譜探測儀等載荷，支持獲取植被高度、植被面積、大氣PM2.5 含量等數(shù)據(jù)，有助于提高碳匯計(jì)量的效率和精度，將在碳儲(chǔ)量監(jiān)測、生態(tài)資源詳查、國家重大生態(tài)工程監(jiān)測評價(jià)等方向提供遙感監(jiān)測服務(wù)，為美麗中國建設(shè)貢獻(xiàn)力量。

名字象征對自然環(huán)境的敬畏與責(zé)任

“句芒號(hào)”這個(gè)名字來自我國民間神話。句芒，是古代民間神話中的木神、春神，主管樹木發(fā)芽生長，象征對自然環(huán)境的敬畏與責(zé)任。

為進(jìn)一步鼓勵(lì)公眾特別是青少年關(guān)注航天，傳播航天精神，激發(fā)探索熱情，在國家航天局指導(dǎo)下，國家航天局新聞宣傳辦公室、國家林業(yè)和草原局宣傳中心、中國航天科技集團(tuán)五院等單位，聯(lián)合組織發(fā)起了陸地生態(tài)系統(tǒng)碳監(jiān)測衛(wèi)星征名活動(dòng)。

此次征名活動(dòng)以香港回歸祖國25 周年為契機(jī)，在中央網(wǎng)信辦網(wǎng)絡(luò)傳播局支持下，也面向香港民眾展開征集活動(dòng)。

經(jīng)過征集、遴選和專家推介3個(gè)環(huán)節(jié)，我國首顆陸地生態(tài)系統(tǒng)碳監(jiān)測衛(wèi)星最終定名“句芒號(hào)”。

將廣泛應(yīng)用于陸地生態(tài)系統(tǒng)碳監(jiān)測等

中國航天科技集團(tuán)五院遙感衛(wèi)星總體部“句芒號(hào)”衛(wèi)星總設(shè)計(jì)師曹海翊介紹，“句芒號(hào)”衛(wèi)星是國家民用空間基礎(chǔ)設(shè)施中長期發(fā)展規(guī)劃中的科研衛(wèi)星，運(yùn)行于高度為506 公里、傾角97.4 度的太陽同步軌道。通過激光、多角度、多光譜、超光譜、偏振等綜合遙感手段，能實(shí)現(xiàn)植被生物量、大氣氣溶膠、植被葉綠素?zé)晒獾纫氐奶綔y和測量。

作為我國首顆陸地生態(tài)系統(tǒng)碳監(jiān)測衛(wèi)星，“句芒號(hào)”的用途非常廣泛，將應(yīng)用于陸地生態(tài)系統(tǒng)碳監(jiān)測、陸地生態(tài)和資源調(diào)查監(jiān)測、國家重大生態(tài)工程監(jiān)測評價(jià)、大氣環(huán)境監(jiān)測和氣候變化中氣溶膠作用研究等工作。

此外，“句芒號(hào)”還將服務(wù)高程控制點(diǎn)獲取、災(zāi)害監(jiān)測評估、農(nóng)情遙感監(jiān)測等需求，顯著提高我國陸地遙感定量化水平。

確保數(shù)據(jù)“準(zhǔn)、全、細(xì)、精”

“句芒號(hào)”衛(wèi)星在軌運(yùn)行后，采用主被動(dòng)結(jié)合的遙感體制，可獲取全球森林碳匯的多要素遙感信息，提高碳匯計(jì)量的效率和精度，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的人工碳匯計(jì)量手段，為我國碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供重要支撐，助力我國對森林、草原、濕地和沙化土地等的統(tǒng)計(jì)監(jiān)測核算能力建設(shè)。

專家介紹，植被高度、植被面積、葉綠素?zé)晒夂痛髿釶M2.5 含量是計(jì)算森林碳匯能力的核心數(shù)據(jù)。“句芒號(hào)”配置了多波束激光雷達(dá)、多角度多光譜相機(jī)、超光譜探測儀、多角度偏振成像儀等載荷，支持獲取以上數(shù)據(jù)，并確保數(shù)據(jù)“準(zhǔn)、全、細(xì)、精”。

植被測高結(jié)果“準(zhǔn)”。“句芒號(hào)”衛(wèi)星上的多波束激光雷達(dá)通過計(jì)算激光到達(dá)樹冠以及地面的時(shí)間差，可計(jì)算出樹木的高度。研制團(tuán)隊(duì)通過數(shù)據(jù)反演、仿真分析、應(yīng)用測試等，實(shí)現(xiàn)5 臺(tái)激光器1 秒發(fā)射激光共200 次，并對激光雷達(dá)所需的衛(wèi)星環(huán)境和硬件配置進(jìn)行適應(yīng)性設(shè)計(jì)，克服了散熱等難題，最終實(shí)現(xiàn)測點(diǎn)間隔由公里級跨越至百米級，植被測高精度大幅提升。

獲取植被面積“全”。為了準(zhǔn)確還原森林茂密程度，“句芒號(hào)”衛(wèi)星設(shè)計(jì)安裝了5 個(gè)多光譜相機(jī)，實(shí)現(xiàn)對地5 角度立體觀測。同時(shí)，為了避免植被陰、陽面光線影響，研制團(tuán)隊(duì)還創(chuàng)新方法，確保5 角度成像光譜響應(yīng)一致。實(shí)現(xiàn)這些能力后，5 角度多光譜相機(jī)可幫助衛(wèi)星繪制一幅“立體”植被分布圖，精準(zhǔn)覆蓋觀測區(qū)域的一草一木。

葉綠素?zé)晒馓綔y“細(xì)”。葉綠素?zé)晒飧呔戎茍D是“句芒號(hào)”衛(wèi)星支撐高精度碳匯監(jiān)測的重要環(huán)節(jié)。但葉綠素?zé)晒獾哪芰糠浅Ｐ。瑑H有0.5%—2%以熒光的形式發(fā)射出來。為提升葉綠素光譜探測精細(xì)程度，該衛(wèi)星配置了超光譜探測儀，并創(chuàng)新使用了光柵分光原理，將光譜分辨率較傳統(tǒng)提升了10 倍，可探測到太陽光細(xì)微的明暗變化。

大氣校正數(shù)據(jù)“精”。為了去除大氣對衛(wèi)星監(jiān)測數(shù)據(jù)的影響，“句芒號(hào)”衛(wèi)星專門配置了偏振成像儀，支持35 個(gè)角度監(jiān)測大氣PM2.5含量，獲取大氣橫向PM2.5 含量信息。同時(shí)，該衛(wèi)星還增配了大氣激光雷達(dá)，用于獲取大氣縱向PM2.5 含量信息。一橫一縱，就將數(shù)據(jù)結(jié)果由二維變成了三維立體信息，確保大氣校正更精準(zhǔn)。

值得一提的是，本次任務(wù)還成功搭載了交通四號(hào)衛(wèi)星和閔行少年星2 顆小衛(wèi)星。交通四號(hào)衛(wèi)星將在軌開展全球船舶航行、航班飛行狀態(tài)和全球物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)信息采集。閔行少年星將為中小幼學(xué)生參與衛(wèi)星設(shè)計(jì)、研制、搭載、發(fā)射等航天科學(xué)研究與工程實(shí)踐提供服務(wù)。