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强观察 | “句芒号”上天 太空“碳汇王者”有多牛?

2022年08月08日16:25 | 来源:人民网-强国论坛
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人民网北京8月8日电 (张桂贵、方经纶)8月4日11时08分,我国在太原卫星发射中心使用长征四号乙遥四十运载火箭,成功将陆地生态系统碳监测卫星“句芒号”送入预定轨道,发射任务获得圆满成功。

句(gōu)芒,是中国古代民间神话中的木神、春神、东方之神,主管树木的发芽生长。以它命名的卫星“句芒号”,是世界首颗森林碳汇主被动联合观测的遥感卫星,能够实现对森林植被生物量、气溶胶分布、叶绿素荧光的高精度定量遥感测量,是太空的“碳汇王者”。

“句芒号”卫星运行示意图。 航天uedbet官网集团五院供图

据航天uedbet官网集团五院专家介绍,在“句芒号”卫星发射前,我国传统的碳汇测量主要依靠人工对森林植被进行抽样监测,碳星的应用将改变这一现状,标志着我国碳汇监测进入天基遥感时代。

“森林碳汇监测需要有高精度的植被数据作为支撑,为了达到这一要求,研制团队创新性地将天基测绘‘激光雷达+光学相机’为代表的主被动联合观测手段应用到森林监测中。” 航天uedbet官网集团五院专家表示,通过卫星获取高精度数据,对激光雷达和多光谱相机要求很高。卫星研制团队基于现有技术基础,设计出了天基森林碳汇监测的“绝佳方案”:以激光雷达波束翻倍、重频提升逾30倍,配置5个多光谱相机进行5角度综合观测。这种主被动联合观测模式,不仅充分发挥了激光雷达和多光谱相机的优势,同时还能利用激光校准多光谱相机精度,充分满足了森林碳汇监测的精度需求。

植被高度、植被面积、叶绿素荧光和大气PM2.5含量是计算森林碳汇能力的核心数据。为此,“句芒号”卫星配置了多波束激光雷达、多角度多光谱相机、超光谱探测仪、多角度偏振成像仪等多种载荷支持获取以上数据,其先进的技术还能确保数据“准、全、细、精”。

值得一提的是,叶绿素是植被光合作用的关键影响因素,为提升叶绿素光谱探测精细程度,科研人员为“句芒号”卫星设计配置了超光谱探测仪,创新性使用了光栅分光原理,将光谱分辨率较传统提升了10倍,实现国际首次0.3nm精细探测,能够探测到人眼所看不到的太阳光明暗细微变化。

“句芒号”卫星超光谱探测仪叶绿素荧光捕捉示意图。 航天uedbet官网集团五院供图

航天uedbet官网集团五院专家介绍,“句芒号”卫星工作模式极其复杂,按照载荷工作模式组合计算多达47种。除了碳汇测量外,“句芒号”卫星还能够完成其它多个领域的任务。例如,它可应用于环保、测绘、气象、农业、减灾等领域,支撑作物评估、植物病虫害监测、灾害应急成像等工作。

另外,研制团队考虑要让卫星支持更多应用的同时,还要考虑卫星易用、好操控。为此,研制团队从硬件上保证各种载荷数据独立传递,从软件上让卫星“智能化”,根据设定的边界条件参数实现自主辨别海洋、陆地、光照条件,并以此自动规划“最佳探测任务”流程,实现完全的自主任务规划。在这种设计下,除了特殊或突发的任务外,“句芒号”卫星无需用户“操心”,就能如同智能扫地机器人一样,一键开机,扫哪里、怎么扫、一气呵成。(柴跃 张兰兰 刘锦洋 王琬涵对本文亦有贡献)

(责编:方经纶、贺迎春)

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