太空中多了一颗“碳星”

原标题：太空中多了一颗“碳星”

　　在不久前举行的第十四届中国国际航空航天博览会上，在太空中进行在轨测试的陆地生态系统碳监测卫星（以下简称“碳星”），以模型形式与公众见面。

　　由中国航天科技集团五院（以下简称五院）遥感卫星总体部抓总研制的“碳星”，是世界首颗森林碳汇主被动联合观测遥感卫星，它将使我国碳汇监测进入天基遥感时代。

　　“党的二十大报告提出，到2035年广泛形成绿色生产生活方式，碳排放达峰后稳中有降，生态环境根本好转，美丽中国目标基本实现。”五院遥感卫星总体部卫星总设计师曹海翊对科技日报记者说，“我们的‘碳星’，就是森林碳汇监测的一把好手，通过监测森林的固碳能力，来监测我国‘碳达峰、碳中和’目标的完成情况，服务美丽中国目标的实现。”

　　为了将碳汇监测系统搬上太空，五院研制团队历经10年攻关，实现多项创新。

　　紧扣时代脉搏造“碳星”

　　2012年11月，党的十八大报告提出“努力建设美丽中国”。曹海翊陷入了思考：“如果我们能研制一颗观测绿水青山的卫星，那也是为建设美丽中国作贡献了。”

　　正巧那一年五院拿到“星载激光雷达总体技术”课题。激光雷达是卫星用来测量与地面物体距离的重要手段之一，项目团队决定攻克激光雷达测量森林高度难题，为中国研制首颗林业遥感卫星。

　　为了做足功课，曹海翊带着项目团队赴国家林业和草原局、中国林业科学院、东北林业大学等单位学习研究林业知识。一番“求学”下来，她发现，林业遥感的需求不仅仅是给大树量身高那么简单。

　　当时，碳汇概念已经流行，这是衡量森林固碳能力的重要指标。我国碳汇监测需要森林调查员跋山涉水，深入山林中实地进行树高和树木胸径测量，耗时耗力不说，还受到各种环境限制。

　　曹海翊认为，可以用天基遥感手段解决这个问题。

　　经过近两年深入研究，研制团队提出“激光器+相机”的主被动联合观测方案雏形，计划将光学遥感卫星的影像特长与激光雷达测高技术相结合，帮助我国林业部门实现碳汇监测跨越升级。

　　2015年，“美丽中国建设”被纳入我国“十三五”规划。同年，“碳星”正式启动研制。

　　“这颗卫星的研制是紧扣着时代脉搏跳动的。”五院遥感卫星总体部卫星总指挥王祥说。

　　用匠心打造精品

　　对星载激光雷达，研制团队有一定技术经验。在曹海翊作为总设计师、当时正在研制的资源三号02星和高分七号卫星上，均搭载了激光测高仪载荷。但“碳星”多波束激光雷达的配置指标面临着更高要求。

　　五院“碳星”总体主任设计师黄缙举例说：“激光脉冲的发射频次，在其他卫星上是每秒钟打几个点。而森林树高参差不齐，测点密度越高，测量数据就越全面精确。”

　　研制团队通过计算不同测点密度下的数据反演精度，经过近半年仿真分析，确定了5波束40赫兹重频的激光雷达方案。也就是说，“碳星”的激光雷达载荷共有5个测距激光器，每个激光器的发射频次达每秒40次，共具备每秒发射测量激光200次的能力。“这相当于把我国星载激光雷达的指标提升了一代。”黄缙说。

　　如何让相机在碳汇监测中最大化发挥作用，也是新问题。

　　“如果用传统卫星遥感方式去俯视，只能看到一棵树的面积。而如果沿着卫星运行轨迹从不同角度观测，则可以看出这棵树的体积、冠幅的几何形态，并探测它的反射特性，推算其茂密程度。”曹海翊说。