強觀察｜“句芒號”上天 太空“碳匯王者”有多牛？

人民網北京8月8日電 （張桂貴 方經綸）8月4日11時08分，我國在太原衛星發射中心使用長征四號乙遙四十運載火箭，成功將陸地生態系統碳監測衛星“句芒號”送入預定軌道，發射任務獲得圓滿成功。

句（gōu）芒，是中國古代民間神話中的木神、春神、東方之神，主管樹木的發芽生長。以它命名的衛星“句芒號”，是世界首顆森林碳匯主被動聯合觀測的遙感衛星，能夠實現對森林植被生物量、氣溶膠分佈、葉綠素熒光的高精度定量遙感測量，是太空的“碳匯王者”。

“句芒號”衛星執行示意圖。 航天科技集團五院供圖

據航天科技集團五院專家介紹，在“句芒號”衛星發射前，我國傳統的碳匯測量主要依靠人工對森林植被進行抽樣監測，碳星的應用將改變這一現狀，標誌著我國碳匯監測進入天基遙感時代。

“森林碳匯監測需要有高精度的植被資料作為支撐，為了達到這一要求，研製團隊創新性地將天基測繪‘鐳射雷達+光學相機’為代表的主被動聯合觀測手段應用到森林監測中。” 航天科技集團五院專家表示，透過衛星獲取高精度資料，對鐳射雷達和多光譜相機要求很高。衛星研製團隊基於現有技術基礎，設計出了天基森林碳匯監測的“絕佳方案”：以鐳射雷達波束翻倍、重頻提升逾30倍，配置5個多光譜相機進行5角度綜合觀測。這種主被動聯合觀測模式，不僅充分發揮了鐳射雷達和多光譜相機的優勢，同時還能利用鐳射校準多光譜相機精度，充分滿足了森林碳匯監測的精度需求。

植被高度、植被面積、葉綠素熒光和大氣PM2。5含量是計算森林碳匯能力的核心資料。為此，“句芒號”衛星配置了多波束鐳射雷達、多角度多光譜相機、超光譜探測儀、多角度偏振成像儀等多種載荷支援獲取以上資料，其先進的技術還能確保資料“準、全、細、精”。

值得一提的是，葉綠素是植被光合作用的關鍵影響因素，為提升葉綠素光譜探測精細程度，科研人員為“句芒號”衛星設計配置了超光譜探測儀，創新性使用了光柵分光原理，將光譜解析度較傳統提升了10倍，實現國際首次0。3nm精細探測，能夠探測到人眼所看不到的太陽光明暗細微變化。

“句芒號”衛星超光譜探測儀葉綠素熒光捕捉示意圖。 航天科技集團五院供圖

航天科技集團五院專家介紹，“句芒號”衛星工作模式極其複雜，按照載荷工作模式組合計算多達47種。除了碳匯測量外，“句芒號”衛星還能夠完成其它多個領域的任務。例如，它可應用於環保、測繪、氣象、農業、減災等領域，支撐作物評估、植物病蟲害監測、災害應急成像等工作。

另外，研製團隊考慮要讓衛星支援更多應用的同時，還要考慮衛星易用、好操控。為此，研製團隊從硬體上保證各種載荷資料獨立傳遞，從軟體上讓衛星“智慧化”，根據設定的邊界條件引數實現自主辨別海洋、陸地、光照條件，並以此自動規劃“最佳探測任務”流程，實現完全的自主任務規劃。在這種設計下，除了特殊或突發的任務外，“句芒號”衛星無需使用者“操心”，就能如同智慧掃地機器人一樣，一鍵開機，掃哪裡、怎麼掃、一氣呵成。（柴躍 張蘭蘭 劉錦洋 王琬涵對本文亦有貢獻）