监测雾霾神器：中国首颗碳卫星飞天

监测雾霾神器：中国首颗碳卫星飞天

碳卫星被誉为“灵魂舞者”，它在进行全球观测时需要频繁调整姿态，就像“跳”一场太空中的华尔兹。通过对大气颗粒物的监测，为研究PM2.5等大气污染成因提供重要数据支撑。

碳卫星载荷性能指标达到国际先进水品，技术难度也极大。仪器装调是一件精度要求极高的工作，即使是零下的低温，也不能佩戴多余的保暖物品，一方面防止引入多余物，另一方面怕影响装调时的手感，所以只能“要精度、舍温度”。图为助理研究员进行碳卫星原理样机1610nm通道准直镜筒装调

2016年12月22日3时22分，我国成功发射全球二氧化碳监测科学实验卫星。这是我国首颗、全球第三颗专门用于“看”全球大气中二氧化碳含量的卫星。

中国“碳卫星”为什么要上天

全球变暖、极端天气……严峻的气候变化形势面前，减少二氧化碳等温室气体的排放成为必然选择。

碳排放的量化监测是各国最终实现温室气体减排的重要技术基础，在所有的碳排放量监测手段中，目前只有星载高光谱温室气体探测技术既能对二氧化碳等温室气体浓度进行高精度探测，又能获取全球各区域的气体浓度分布数据。

如此大局下，中国人自己的碳卫星已是“星”在弦上，势在必发。国家科技部-863计划在十二五期间专门设置了“全球二氧化碳监测科学实验卫星与应用示范”重大项目（简称全球碳监测卫星项目），使我国在高光谱大气二氧化碳浓度观测方面达到国际先进水平。

会“跳华尔兹”“翻筋斗”

这颗620公斤重的卫星虽然名曰“碳卫星”，却并不能直接“看到”二氧化碳在哪里，而是要借助太阳光的照射，去跟踪经大气散射出来的光，间接地“反演”出大气二氧化碳的浓度。

太阳光经过大气，总有一些“特定的频点”被其中聚集的二氧化碳吸收。

碳卫星首席应用科学家卢乃锰介绍，在反射或散射出来的光中，如果“特定的频点”很弱，那么可以推断，这里的二氧化碳分子比较密集；反之，“特定频点”很强，则可推断二氧化碳分子较少。在这个过程，碳卫星就扮演眼睛的角色，去判别“强”或者“弱”，科学家据此结论，再进行他们通常所说的“反演”。

说起碳卫星的眼睛角色，就不得不提它所搭载的两个载荷：二氧化碳探测仪、云和气溶胶探测仪。前者是主载荷，通过获取高精度的大气吸收光谱，应用反演算法计算出二氧化碳的浓度。后者可以测量云、大气颗粒物等辅助信息，为精确反演CO浓度剔除干扰因素，还可为研究PM2.5等大气污染成因提供重要数据支撑。

根据碳卫星系统总设计师尹增山的说法，碳卫星要想进行全球观测，还需要实现灵活的观测模式，即频繁调整姿态。碳卫星这种频繁的大角度姿态机动，就像“跳”一场太空中的华尔兹，它因此被誉为“灵魂舞者”。

斜着，调整到耀斑观测模式，竖着，调整到天底观测模式。比如，当碳卫星飞过海洋时，身子灵活一转，斜着身子，看太阳打在海面上的光斑，这就切换到了耀斑观测模式。

卫星要“跳舞”，当然需要一副好身板。为此，卫星平台研究人员攻克了“复杂姿态指向控制技术”难题，给卫星配备了复杂姿态控制系统。这样，碳卫星就可以在太空中尽展灵活身姿。

“小”卫星承担“大”使命

此前全球已有两颗二氧化碳监测卫星：日本在2009年发射的“呼吸”号温室气体观测卫星，美国在2014年发射的OCO-2卫星。

科技部国家遥感中心总工程师李加洪说，碳卫星不仅填补了中国在该领域的空白，而且整体水平高于“呼吸“号。它对全球大气中二氧化碳浓度进行动态监测，给出全球碳分布数据，不仅体现了中国应对全球气候变化采取的行动，也展现了负责任大国的担当。

完成在轨测试后，碳卫星将每隔16天对地球进行一次“体检”，经过2-3个月数据累计，完成对地球的全覆盖。科学家从中可以得到不同季节、不同地区碳排放情况的“体检报告”。

李加洪透露，中方还将与地球观测组织共享碳卫星数据，希望能与欧美等碳卫星形成联合观测，共同造福人类。

（新华网2016.12.22等）