中国碳卫星:“我在太空挺好的”

中国碳卫星：“我在太空很好”

在距地面700公里的预定轨道上，全球二氧化碳监测科学实验卫星(“碳卫星”)将每1.5小时向国家卫星气象中心发射一次信号。“在太空很好。”6日，碳卫星地面应用系统总指挥、国家卫星气象中心副主任张鹏在接受科技日报记者专访时表示。这是中国的第一颗卫星，也是世界上第三颗专门观测全球大气中二氧化碳含量的卫星。自去年12月22日发射以来，它已经在太空飞行了八个多月。

“碳卫星的功能和性能指标符合发展的总体要求，在轨试验取得成功。建议尽快完成卫星在轨交付，发挥应用效益。”日前，在中国气象局组织的碳卫星在轨试验总结评审会议上，评审委员会认定。

配备两个二氧化碳和气溶胶探测器

“与以前的气象卫星不同，碳卫星使用分子吸收线来探测可见和近红外光谱中的二氧化碳浓度。它们主要由模块化卫星平台、高光谱二氧化碳探测器和多光谱云和气溶胶探测器组成。”张鹏说。

大气中二氧化碳浓度仅为4 左右，根据项目设计，二氧化碳浓度监测精度优于4ppm。这意味着碳负荷必须能够检测到大气中1%二氧化碳浓度的变化。

"这要求探测器具有极高的光谱分辨率和探测灵敏度."张鹏说，在几十纳米的带宽内，人眼只有一种颜色。二氧化碳探测器采用大面积衍射光栅细分吸收光谱，可探测2.06微米、1.6微米和0.76微米三个大气吸收光谱通道，最高分辨率为0.04纳米。

多光谱云和气溶胶探测器虽然不是“主角”，但其作用也不容小觑。“气溶胶会散射太阳光，从而影响碳卫星接收到的辐射信息。气溶胶探测器可以消除大气气溶胶的干扰。当地面附近有大量气溶胶时，可以测量其含量。”张鹏说。

鉴定结果还表明，高光谱二氧化碳探测器和云气溶胶探测器的功能满足任务书要求，前者的光谱定标精度优于指标要求。“换句话说，测得的二氧化碳含量会更准确。”张鹏说。

观察不断变化的姿势就像跳华尔兹

“碳卫星通过五种观测模式的组合完成对全球二氧化碳的探测。它拥有2000多个高光谱二氧化碳探测器通道，具有极高的光谱分辨率。”碳卫星首席应用科学家、国家卫星气象中心总工程师陆乃萌说。

为了满足碳卫星5种观测模式和10多种指向模式之间自由切换的要求，卫星平台研究人员为它们打造了一个很好的“身体”。所谓“复杂姿态指向控制系统”，使卫星能够大角度旋转，就像跳华尔兹一样，从而实现斜向、垂直和凝视。同时，我们应该观察太阳和月亮，校准太阳和月亮。

“这对卫星设计提出了很高的要求，但事实证明，我们已经做到了。”张鹏说。

的确，有专家的意见。“在轨测试结果显示，卫星轨道和姿态正常；所有遥控遥测功能和数据传输运行正常；卫星数据接口匹配良好，星载记录存储回放正常，各种工作状态切换响应及时准确，卫星平台各项指标符合任务书要求。”

在与美国和日本整体平行运行的水平上，它是部分领先的

目前，气候变化问题引起了全世界的关注。为了更准确地监测全球二氧化碳的空间分布，日本发射了温室气体观测卫星GOSA号

根据项目设计，我国碳卫星大气二氧化碳反演精度可达1-4 ppm，高于GOSAT卫星，与OCO-2卫星相当。“美国的OCO-2卫星只有一台观测二氧化碳的仪器，不可能同时获取云和大气中的气溶胶信息，而这些信息是卫星探测二氧化碳非常重要的辅助观测信息。”张鹏说。

卢乃猛还说，日本GOSAT的有效观测点只有300多个，我们在设计上增加了卫星的扫描宽度和采样点，使有效观测点比它们多了一个数量级。

“完成在轨测试只是第一步。接下来，我们要把接收到的磁信号处理成可见光谱信号，然后利用光谱信号反演空气中二氧化碳的浓度。逆温是整个加工过程的核心，从而形成全球二氧化碳。观测数据产品可以由研究人员共享。”张鹏强调。

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