强观察｜“句芒号”上天 太空“碳汇王者”有多牛？

人民网北京(张桂贵、方经纶)8月4日11时08分，我国在太原卫星发射中心使用长征四号乙遥四十运载火箭，成功将陆地生态系统碳监测卫星“句芒号”送入预定轨道，发射任务获得圆满成功。

句(gōu)芒，是中国古代民间神话中的木神、春神、东方之神，主管树木的发芽生长。以它命名的卫星“句芒号”，是世界首颗森林碳汇主被动联合观测的遥感卫星，能够实现对森林植被生物量、气溶胶分布、叶绿素荧光的高精度定量遥感测量，是太空的“碳汇王者”。

据航天科技集团五院专家介绍，在“句芒号”卫星发射前，我国传统的碳汇测量主要依靠人工对森林植被进行抽样监测，碳星的应用将改变这一现状，标志着我国碳汇监测进入天基遥感时代。

“森林碳汇监测需要有高精度的植被数据作为支撑，为了达到这一要求，研制团队创新性地将天基测绘‘激光雷达+光学相机’为代表的主被动联合观测手段应用到森林监测中。”航天科技集团五院专家表示，通过卫星获取高精度数据，对激光雷达和多光谱相机要求很高。卫星研制团队基于现有技术基础，设计出了天基森林碳汇监测的“绝佳方案”：以激光雷达波束翻倍、重频提升逾30倍，配置5个多光谱相机进行5角度综合观测。这种主被动联合观测模式，不仅充分发挥了激光雷达和多光谱相机的优势，同时还能利用激光校准多光谱相机精度，充分满足了森林碳汇监测的精度需求。

植被高度、植被面积、叶绿素荧光和大气含量是计算森林碳汇能力的核心数据。为此，“句芒号”卫星配置了多波束激光雷达、多角度多光谱相机、超光谱探测仪、多角度偏振成像仪等多种载荷支持获取以上数据，其先进的技术还能确保数据“准、全、细、精”。

值得一提的是，叶绿素是植被光合作用的关键影响因素，为提升叶绿素光谱探测精细程度，科研人员为“句芒号”卫星设计配置了超光谱探测仪，创新性使用了光栅分光原理，将光谱分辨率较传统提升了10倍，实现国际首次0.3nm精细探测，能够探测到人眼所看不到的太阳光明暗细微变化。

“句芒号”卫星超光谱探测仪叶绿素荧光捕捉示意图。航天科技集团五院供图

航天科技集团五院专家介绍，“句芒号”卫星工作模式极其复杂，按照载荷工作模式组合计算多达47种。除了碳汇测量外，“句芒号”卫星还能够完成其它多个领域的任务。例如，它可应用于环保、测绘、气象、农业、减灾等领域，支撑作物评估、植物病虫害监测、灾害应急成像等工作。

另外，研制团队考虑要让卫星支持更多应用的同时，还要考虑卫星易用、好操控。为此，研制团队从硬件上保证各种载荷数据独立传递，从软件上让卫星“智能化”，根据设定的边界条件参数实现自主辨别海洋、陆地、光照条件，并以此自动规划“最佳探测任务”流程，实现完全的自主任务规划。在这种设计下，除了特殊或突发的任务外，“句芒号”卫星无需用户“操心”，就能如同智能扫地机器人一样，一键开机，扫哪里、怎么扫、一气呵成。(柴跃张兰兰刘锦洋王琬涵对本文亦有贡献)