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近日，我國首顆陸地生態(tài)系統(tǒng)碳監(jiān)測衛(wèi)星“句芒號”發(fā)射成功。“句芒號”配置多波束激光雷達(dá)、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(shù)據(jù)，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(wèi)星發(fā)射中心采用長征四號乙運載火箭成功發(fā)射首顆陸地生態(tài)系統(tǒng)碳監(jiān)測衛(wèi)星“句芒號”。該衛(wèi)星將在碳儲量監(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”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(fā)芽生長，象征對自然環(huán)境的敬畏與責(zé)任。

為進一步鼓勵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、中國航天科技集團五院等單位聯(lián)合組織發(fā)起陸地生態(tài)系統(tǒng)碳監(jiān)測衛(wèi)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(wǎng)信辦網(wǎng)絡(luò)傳播局支持下，面向香港民眾展開征集活動，經(jīng)過征集、遴選和專家推介3個環(huán)節(jié)，最終定名“句芒號”。

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

中國航天科技集團五院遙感衛(wèi)星總體部“句芒號”衛(wèi)星總設(shè)計師曹海翊介紹，“句芒號”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(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”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、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”還將服務(wù)高程控制點獲取、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。

值得一提的是，本次任務(wù)還成功搭載了交通四號衛(wèi)星和閔行少年星2顆小衛(wèi)星。交通四號衛(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、研制、搭載、發(fā)射等航天科學(xué)研究與工程實踐提供服務(wù)。

確保數(shù)據(jù)“準(zhǔn)、全、細(xì)、精”

“句芒號”衛(wèi)星在軌運行后，采用主被動結(jié)合的遙感體制，可獲取全球森林碳匯的多要素遙感信息，提高碳匯計量的效率和精度，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的人工碳匯計量手段，為我國碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的實現(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含量是計算森林碳匯能力的核心數(shù)據(jù)。“句芒號”配置了多波束激光雷達(dá)、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(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”衛(wèi)星上的多波束激光雷達(dá)通過計算激光到達(dá)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(shù)據(jù)反演、仿真分析、應(yīng)用測試等，實現(xiàn)5臺激光器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)境和硬件配置進行適應(yīng)性設(shè)計，克服了散熱等難題，最終實現(xiàn)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(zhǔn)確還原森林茂密程度，“句芒號”衛(wèi)星設(shè)計安裝了5個多光譜相機，實現(xiàn)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(chuàng)新方法，確保5角度成像光譜響應(yīng)一致。實現(xiàn)這些能力后，5角度多光譜相機可幫助衛(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”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”衛(wèi)星專門配置了偏振成像儀，支持35個角度監(jiān)測大氣PM2.5含量，獲取大氣橫向PM2.5含量信息。同時，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)。（《人民日報》2022年08月08日15版 馮華 張未）