我國首顆陸地生態系統碳監測衛星成功發射“句芒”探碳看點多

近日，我國首顆陸地生態系統碳監測衛星“句芒號”發射成功。“句芒號”配置多波束激光雷達、多角度多光譜相機、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含量等數據，有助于提高碳匯計量的效率和精度。

8月4日11時08分，我國在太原衛星發射中心采用長征四號乙運載火箭成功發射首顆陸地生態系統碳監測衛星“句芒號”。該衛星將在碳儲量監測、生態資源詳查、國家重大生態工程監測評價等方向提供遙感監測服務，為美麗中國建設貢獻力量。

名字象征對自然環境的敬畏與責任

“句芒號”這個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，主管樹木發芽生長，象征對自然環境的敬畏與責任。

為進一步鼓勵公眾特別是青少年關注航天，傳播航天精神，激發探索熱情，在國家航天局指導下，國家航天局新聞宣傳辦公室、國家林業和草原局宣傳中心、中國航天科技集團五院等單位聯合組織發起陸地生態系統碳監測衛星征名活動。

此次征名活動以香港回歸祖國25周年為契機，在中央網信辦網絡傳播局支持下，面向香港民眾展開征集活動，經過征集、遴選和專家推介3個環節，最終定名“句芒號”。

8月4日11時08分，“句芒號”在太原衛星發射中心成功發射。

將廣泛應用于陸地生態系統碳監測等

中國航天科技集團五院遙感衛星總體部“句芒號”衛星總設計師曹海翊介紹，“句芒號”衛星是國家民用空間基礎設施中長期發展規劃中的科研衛星，運行于高度為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，能實現植被生物量、大氣氣溶膠、植被葉綠素熒光等要素的探測和測量。

作為我國首顆陸地生態系統碳監測衛星，“句芒號”的用途非常廣泛，將應用于陸地生態系統碳監測、陸地生態和資源調查監測、國家重大生態工程監測評價、大氣環境監測和氣候變化中氣溶膠作用研究等工作。此外，“句芒號”還將服務高程控制點獲取、災害監測評估、農情遙感監測等需求，可以顯著提高我國陸地遙感定量化水平。

值得一提的是，本次任務還成功搭載了交通四號衛星和閔行少年星2顆小衛星。交通四號衛星將在軌開展全球船舶航行、航班飛行狀態和全球物聯網相關信息采集。閔行少年星將為中小幼學生參與衛星設計、研制、搭載、發射等航天科學研究與工程實踐提供服務。

確保數據“準、全、細、精”

“句芒號”衛星在軌運行后，采用主被動結合的遙感體制，可獲取全球森林碳匯的多要素遙感信息，提高碳匯計量的效率和精度，轉變傳統的人工碳匯計量手段，為我國碳達峰、碳中和目標的實現提供重要支撐，助力我國對森林、草原、濕地和沙化土地等的統計監測核算能力建設。

專家介紹，植被高度、植被面積、葉綠素熒光和大氣PM2.5含量是計算森林碳匯能力的核心數據。“句芒號”配置了多波束激光雷達、多角度多光譜相機、超光譜探測儀、多角度偏振成像儀等載荷，支持獲取以上數據，并確保數據“準、全、細、精”。

植被測高結果“準”。“句芒號”衛星上的多波束激光雷達通過計算激光到達樹冠以及地面的時間差，可計算出樹木的高度。研制團隊通過數據反演、仿真分析、應用測試等，實現5臺激光器1秒發射激光共200次，并對激光雷達所需的衛星環境和硬件配置進行適應性設計，克服了散熱等難題，最終實現測點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”。為了準確還原森林茂密程度，“句芒號”衛星設計安裝了5個多光譜相機，實現對地5角度立體觀測。同時，為了避免植被陰、陽面光線影響，研制團隊還創新方法，確保5角度成像光譜響應一致。實現這些功能后，5角度多光譜相機可幫助衛星繪制一幅“立體”植被分布圖，精準覆蓋觀測區域的一草一木。

葉綠素熒光探測“細”。葉綠素熒光高精度制圖是“句芒號”衛星支撐高精度碳匯監測的重要環節。但葉綠素熒光的能量非常小，僅有0.5%—2%以熒光的形式發射出來。為提升葉綠素光譜探測精細程度，該衛星配置了超光譜探測儀，并創新使用了光柵分光原理，將光譜分辨率較傳統提升了10倍，可探測到太陽光細微的明暗變化。

大氣校正數據“精”。為了去除大氣對衛星監測數據的影響，“句芒號”衛星專門配置了偏振成像儀，支持35個角度監測大氣PM2.5含量，獲取大氣橫向PM2.5含量信息。同時，該衛星還增配了大氣激光雷達，用于獲取大氣縱向PM2.5含量信息。一橫一縱，就將數據結果由二維變成了三維立體信息，確保大氣校正更精準。