中國(guó)航天科技集團(tuán)五院遙感衛(wèi)星總體部衛(wèi)星總設(shè)計(jì)師曹海翊（左）正在與研制人員交流衛(wèi)星情況。　中國(guó)航天科技集團(tuán)五院 供圖

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中新網(wǎng)北京8月4日電 (張?zhí)m蘭 王琬涵劉錦洋)8月4日，陸地生態(tài)系統(tǒng)碳監(jiān)測(cè)衛(wèi)星(簡(jiǎn)稱“碳星”)在太原衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射成功，標(biāo)志世界首顆森林碳匯主被動(dòng)聯(lián)合觀測(cè)遙感衛(wèi)星正式服役。

該星由中國(guó)航天科技集團(tuán)五院遙感衛(wèi)星總體部抓總研制，將廣泛應(yīng)用于陸地生態(tài)系統(tǒng)碳監(jiān)測(cè)、陸地生態(tài)和資源調(diào)查監(jiān)測(cè)、國(guó)家重大生態(tài)工程監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)、大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)和氣候變化中氣溶膠作用研究、災(zāi)害監(jiān)測(cè)評(píng)估、農(nóng)情遙感監(jiān)測(cè)等。為了讓中國(guó)森林碳匯邁向天基遙感時(shí)代，衛(wèi)星研制團(tuán)隊(duì)花了十年時(shí)間鑄星。

激光雷達(dá)是衛(wèi)星用來(lái)測(cè)量與地面物體距離的重要手段之一，2012年，中國(guó)航天科技集團(tuán)五院項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)提出攻克激光雷達(dá)測(cè)量森林高度的難題，為中國(guó)研制首顆林業(yè)遙感衛(wèi)星。

為了詳細(xì)了解林業(yè)遙感需求，五院遙感衛(wèi)星總體部衛(wèi)星總設(shè)計(jì)師曹海翊帶著項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)赴研究機(jī)構(gòu)、相關(guān)院校等四處“求學(xué)”林業(yè)知識(shí)。團(tuán)隊(duì)了解到，碳匯是衡量森林固碳能力的重要指標(biāo)，但在中國(guó)，碳匯監(jiān)測(cè)需要森林調(diào)查員跋山涉水，深入山林中實(shí)地進(jìn)行樹(shù)高和樹(shù)木胸徑測(cè)量，作業(yè)環(huán)境常受限制。

在曹海翊看來(lái)，這一問(wèn)題可用天基遙感手段解決。經(jīng)過(guò)近兩年的深入研究，團(tuán)隊(duì)提出“激光器+相機(jī)”的主被動(dòng)聯(lián)合觀測(cè)方案雛形，計(jì)劃將光學(xué)遙感衛(wèi)星的影像特長(zhǎng)與激光雷達(dá)測(cè)高技術(shù)相結(jié)合，幫助中國(guó)林業(yè)部門(mén)實(shí)現(xiàn)碳匯監(jiān)測(cè)跨越升級(jí)。

陸地生態(tài)系統(tǒng)碳監(jiān)測(cè)衛(wèi)星工作示意圖 中國(guó)航天科技集團(tuán)五院供圖

相機(jī)如何在碳匯監(jiān)測(cè)中發(fā)揮作用？激光雷達(dá)如何配置指標(biāo)？經(jīng)過(guò)反復(fù)論證，研制團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的相機(jī)不能獲取植被的全方位信息，因此將相機(jī)方案定為“多角度、多光譜”遙感相機(jī)，通過(guò)獲取不同角度的影像進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，可以更加精確的獲取植被面積、密度、種類的測(cè)量數(shù)據(jù)，再結(jié)合相關(guān)系數(shù)換算得出樹(shù)木胸徑。

確定衛(wèi)星相機(jī)角度并非易事。相機(jī)間夾角過(guò)小，圖像達(dá)不到區(qū)分效果；夾角過(guò)大，圖像會(huì)受到大氣影響，難以滿足森林觀測(cè)需求。通過(guò)近1年的成像仿真實(shí)驗(yàn)，以及與林業(yè)部門(mén)開(kāi)展數(shù)據(jù)分析比對(duì)，研制團(tuán)隊(duì)最終確定0度、正負(fù)19度、正負(fù)41度五個(gè)角度，能夠最小化大氣對(duì)于觀測(cè)圖像質(zhì)量的影響，同時(shí)滿足現(xiàn)階段林業(yè)遙感觀測(cè)需求。

2017年，碳星研制正式批復(fù)立項(xiàng)。為了盡可能滿足林業(yè)遙感應(yīng)用需求，研制團(tuán)隊(duì)又提出新增超光譜探測(cè)儀、多角度偏振成像儀兩個(gè)載荷，用于探測(cè)葉綠素?zé)晒夂痛髿鈿馊苣z。

與常規(guī)的光學(xué)遙感衛(wèi)星搭配1至2個(gè)載荷不同，碳星需要通過(guò)4個(gè)載荷完成綜合性觀測(cè)任務(wù)。研制團(tuán)隊(duì)因此面臨熱控、載荷控制、數(shù)據(jù)傳輸多個(gè)難關(guān)。

多載荷同時(shí)工作會(huì)產(chǎn)生大量熱量，研制團(tuán)隊(duì)采用可調(diào)節(jié)散熱速率的環(huán)路熱管散熱設(shè)計(jì)，將碳星散熱能力提高近10倍。由于相機(jī)和激光雷達(dá)的“高配置”，衛(wèi)星需要處理的數(shù)據(jù)量提升近30倍，為確保海量數(shù)據(jù)能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地傳給地面用戶，衛(wèi)星研制團(tuán)隊(duì)將星上“數(shù)據(jù)快遞站”進(jìn)行升級(jí)換代，對(duì)數(shù)據(jù)接收、星上處理、數(shù)據(jù)下傳能力進(jìn)行全方位升級(jí)。(完)