中新社甘肅酒泉12月22日電 題:解讀中國(guó)碳衛(wèi)星如何“以小見(jiàn)大”

中新社記者 張素

圖/新華社

22日凌晨在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功升空的中國(guó)碳衛(wèi)星,可以概括為“以小見(jiàn)大”。

首先,“小”身材卻有“大”本領(lǐng)。

碳衛(wèi)星重約620公斤,由三部分組成:模塊化衛(wèi)星平臺(tái)、高光譜與高空間分辨率二氧化碳探測(cè)儀、多譜段云與氣溶膠探測(cè)儀。

為滿足碳衛(wèi)星在5種觀測(cè)模式和十余種指向模式間自如切換的要求,衛(wèi)星平臺(tái)研究人員為其打造出一副好“身板”。中國(guó)科學(xué)院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院碳衛(wèi)星總設(shè)計(jì)師尹增山說(shuō),“復(fù)雜姿態(tài)指向控制系統(tǒng)”讓衛(wèi)星能夠大角度姿態(tài)機(jī)動(dòng),跳出“太空華爾茲”。

高光譜與高空間分辨率二氧化碳探測(cè)儀,以0.04納米的分辨率刷新中國(guó)光譜儀器新紀(jì)錄。中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光機(jī)所研究員鄭玉權(quán)說(shuō),他們先用6年時(shí)間,建立全息衍射光柵的制造系統(tǒng)及相關(guān)檢測(cè),相當(dāng)于鍛造一把過(guò)濾色彩的“梳子”。

探測(cè)儀的工作原理是在可見(jiàn)光和近紅外譜段,利用分子吸收譜線探測(cè)二氧化碳濃度。鄭玉權(quán)解釋,空氣中的二氧化碳分子會(huì)對(duì)陽(yáng)光顏色有不同程度的吸收,探測(cè)儀先精準(zhǔn)測(cè)量“色彩”,再反推出二氧化碳分子數(shù)量。

多譜段云與氣溶膠探測(cè)儀負(fù)責(zé)測(cè)量云、大氣顆粒物等輔助信息,為科學(xué)家反向推演二氧化碳濃度剔除干擾因素。碳衛(wèi)星工程地面應(yīng)用系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師楊忠東說(shuō),這臺(tái)儀器雖非“主角”,但它能監(jiān)測(cè)大氣中的顆粒物,將為研究PM2.5等大氣污染成因提供重要數(shù)據(jù)支撐。

其次,“大”噪音里找“小”目標(biāo)。

楊忠東說(shuō),二氧化碳?xì)怏w絕對(duì)含量少,要在大“噪音”中找到少量目標(biāo),難度極大。“國(guó)內(nèi)優(yōu)勢(shì)單位集中起來(lái)聯(lián)合攻關(guān),填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)技術(shù)空白”。

比如多譜段云與氣溶膠探測(cè)儀。二氧化碳和氣溶膠相近,通過(guò)這臺(tái)儀器,既解決了對(duì)二氧化碳監(jiān)測(cè)的“噪音”干擾問(wèn)題,也有助于科學(xué)分析兩者之間的聯(lián)系。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求,碳衛(wèi)星的二氧化碳濃度監(jiān)測(cè)精度優(yōu)于4ppm(百萬(wàn)分比濃度)。在大氣中,二氧化碳的濃度僅有萬(wàn)分之四。換言之,碳衛(wèi)星能夠發(fā)現(xiàn)二氧化碳的濃度出現(xiàn)1%的變化。

據(jù)介紹,碳衛(wèi)星開(kāi)始長(zhǎng)達(dá)3年的工作,每日記錄長(zhǎng)約10小時(shí)的數(shù)據(jù)。當(dāng)它在天上忙碌時(shí),佳木斯、烏魯木齊和瑞典基律納站組成的碳衛(wèi)星接收站網(wǎng)負(fù)責(zé)接收處理數(shù)據(jù)。

最后,“小”衛(wèi)星承擔(dān)“大”使命。

中國(guó)科學(xué)技術(shù)部國(guó)家遙感中心總工程師李加洪說(shuō),在多種溫室氣體中,二氧化碳因與人類活動(dòng)乃至每個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)密切相關(guān),因而地位獨(dú)特。

此前全球已有兩顆二氧化碳監(jiān)測(cè)衛(wèi)星:日本在2009年發(fā)射的“呼吸”號(hào)溫室氣體觀測(cè)衛(wèi)星,美國(guó)在2014年發(fā)射的OCO—2衛(wèi)星。

李加洪說(shuō),碳衛(wèi)星不僅填補(bǔ)了中國(guó)在該領(lǐng)域的空白,而且整體水平高于“呼吸“號(hào)。它對(duì)全球大氣中二氧化碳濃度進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè),給出全球碳分布數(shù)據(jù),不僅體現(xiàn)了中國(guó)應(yīng)對(duì)全球氣候變化采取的行動(dòng),也展現(xiàn)了負(fù)責(zé)任大國(guó)的擔(dān)當(dāng)。

完成在軌測(cè)試后,碳衛(wèi)星將每隔16天對(duì)地球進(jìn)行一次“體檢”,經(jīng)過(guò)2—3個(gè)月數(shù)據(jù)累計(jì),完成對(duì)地球的全覆蓋。科學(xué)家從中可以得到不同季節(jié)、不同地區(qū)碳排放情況的“體檢報(bào)告”。

據(jù)了解,官方已經(jīng)制定了碳衛(wèi)星數(shù)據(jù)管理辦法,將適時(shí)與國(guó)內(nèi)外共享數(shù)據(jù)。碳衛(wèi)星數(shù)據(jù)還已加載到國(guó)家綜合地球觀測(cè)數(shù)據(jù)共享平臺(tái),被列入全球生態(tài)環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)年度報(bào)告的專題。

李加洪透露,中方還將與地球觀測(cè)組織共享碳衛(wèi)星數(shù)據(jù),通過(guò)中歐“龍計(jì)劃”合作開(kāi)展深度研究。科學(xué)家希望能與歐美等碳衛(wèi)星形成聯(lián)合觀測(cè),共同造福人類。(完)