記者 邊雪
記者從國(guó)家航天局獲悉， 11月14日6時(shí)42分，海洋鹽度探測(cè)衛(wèi)星由長(zhǎng)征四號(hào)乙遙五十三運(yùn)載火箭在太原衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空。運(yùn)載火箭飛行正常，成功將衛(wèi)星送入預(yù)定軌道，發(fā)射任務(wù)取得圓滿成功，此次任務(wù)是長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭第545次發(fā)射。
在擁有海洋鹽度探測(cè)衛(wèi)星之前，我國(guó)大多采用海洋科考船或漂流浮標(biāo)的形式來(lái)獲取一手海洋鹽度數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)覆蓋范圍和觀測(cè)連續(xù)性有限，而海洋鹽度探測(cè)衛(wèi)星的成功發(fā)射，將為全球海洋治理、維護(hù)全球海洋環(huán)境和人類共同利益貢獻(xiàn)中國(guó)力量。
探測(cè)衛(wèi)星助力海洋強(qiáng)國(guó)發(fā)展
“黨中央先后提出了建設(shè)海洋強(qiáng)國(guó)、航天強(qiáng)國(guó)的目標(biāo)，作為航天工作者，我們有責(zé)任、有義務(wù)以航天科技助力強(qiáng)國(guó)建設(shè)”，五院海洋鹽度探測(cè)衛(wèi)星總指揮說(shuō)。衛(wèi)星研制團(tuán)隊(duì)肩負(fù)起推動(dòng)海洋強(qiáng)國(guó)建設(shè)的使命責(zé)任，歷經(jīng)10余年的矢志攻堅(jiān)，先后攻克了多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，使我國(guó)擁有了自主可控、高精度高連續(xù)性的全球海洋鹽度數(shù)據(jù)源。
海洋鹽度探測(cè)衛(wèi)星是國(guó)家民用空間基礎(chǔ)設(shè)施中的科研衛(wèi)星，又稱海洋四號(hào)01星。衛(wèi)星配置綜合孔徑輻射計(jì)、主被動(dòng)探測(cè)儀等載荷。發(fā)射入軌后，可填補(bǔ)我國(guó)高精度全球海洋鹽度探測(cè)能力空白，完善我國(guó)海洋動(dòng)力環(huán)境要素?cái)?shù)據(jù)獲取能力，提升我國(guó)海洋預(yù)報(bào)產(chǎn)品精度及質(zhì)量，滿足海洋環(huán)境預(yù)報(bào)、海洋生態(tài)預(yù)報(bào)、水循環(huán)監(jiān)測(cè)、短期氣候預(yù)測(cè)與全球氣候變化研究等方面的業(yè)務(wù)需求，并兼顧土壤濕度測(cè)量，為海洋主體行業(yè)應(yīng)用和農(nóng)業(yè)農(nóng)村、減災(zāi)、氣象等相關(guān)行業(yè)應(yīng)用提供支撐數(shù)據(jù)，形成應(yīng)用產(chǎn)品能力。
海洋動(dòng)力環(huán)境包括溫、鹽、深、風(fēng)、浪、流等多種要素。其中，海洋鹽度的測(cè)量是海洋探測(cè)的一大難關(guān)。目前，全球尚未有大范圍連續(xù)穩(wěn)定的高精度海洋鹽度探測(cè)數(shù)據(jù)。
五院研制人員告訴記者，運(yùn)用衛(wèi)星遙感手段探測(cè)海洋鹽度，主要是通過(guò)衛(wèi)星獲取海面微波輻射亮溫?cái)?shù)據(jù)傳至地面進(jìn)行反演而成，但是亮溫的變化幅度很小，且探測(cè)通常受到多重因素影響，天基高精度海洋鹽度探測(cè)一直是世界級(jí)難題。
亮溫是衡量海面微波輻射強(qiáng)度的物理量，會(huì)跟隨海洋鹽度變化而變化，可以通過(guò)微波輻射計(jì)接收海面微波輻射信號(hào)測(cè)得。海面溫度、海面粗糙度、人為信號(hào)干擾等都會(huì)影響微波輻射計(jì)測(cè)量的精準(zhǔn)度。“為了盡可能排除各種干擾因素的影響，我們?cè)O(shè)計(jì)了多種遙感器聯(lián)合探測(cè)的方法，衛(wèi)星配置了綜合孔徑微波輻射計(jì)、主被動(dòng)探測(cè)儀和頻譜監(jiān)測(cè)儀三類遙感載荷，能夠同步測(cè)量海洋鹽度各種影響要素。”衛(wèi)星研制人員說(shuō)。
如何“望聞問(wèn)切”測(cè)量鹽度？
海洋動(dòng)力環(huán)境包括溫、鹽、深、風(fēng)、浪、流等多種要素。其中，海洋鹽度的測(cè)量是海洋探測(cè)的一大難關(guān)。目前，全球尚未有大范圍連續(xù)穩(wěn)定的高精度海洋鹽度探測(cè)數(shù)據(jù)。
五院研制人員告訴記者，運(yùn)用衛(wèi)星遙感手段探測(cè)海洋鹽度，主要是通過(guò)衛(wèi)星獲取海面微波輻射亮溫?cái)?shù)據(jù)傳至地面進(jìn)行反演而成，但是亮溫的變化幅度很小，且探測(cè)通常受到多重因素影響，天基高精度海洋鹽度探測(cè)一直是世界級(jí)難題。
亮溫是衡量海面微波輻射強(qiáng)度的物理量，會(huì)跟隨海洋鹽度變化而變化，可以通過(guò)微波輻射計(jì)接收海面微波輻射信號(hào)測(cè)得。海面溫度、海面粗糙度、人為信號(hào)干擾等都會(huì)影響微波輻射計(jì)測(cè)量的精準(zhǔn)度。“為了盡可能排除各種干擾因素的影響，我們?cè)O(shè)計(jì)了多種遙感器聯(lián)合探測(cè)的方法，衛(wèi)星配置了綜合孔徑微波輻射計(jì)、主被動(dòng)探測(cè)儀和頻譜監(jiān)測(cè)儀三類遙感載荷，能夠同步測(cè)量海洋鹽度各種影響要素。”衛(wèi)星研制人員說(shuō)。
據(jù)五院工作人員介紹，海洋鹽度探測(cè)衛(wèi)星在太空中工作時(shí)就如同一名中醫(yī)對(duì)全球海洋“望聞問(wèn)切”，全面地獲取海洋鹽度探測(cè)所需數(shù)據(jù)。
“望”即衛(wèi)星站在“太空視角”登高望遠(yuǎn)，對(duì)全球海洋進(jìn)行大范圍的連續(xù)觀測(cè)。
“聞”是海洋鹽度探測(cè)衛(wèi)星的重要工作，綜合孔徑輻射計(jì)、主被動(dòng)探測(cè)儀中三個(gè)被動(dòng)探測(cè)儀均可“收聽(tīng)”海面微波信號(hào)。其中，綜合孔徑輻射計(jì)選擇了對(duì)于海面亮溫變化更敏感、波長(zhǎng)較長(zhǎng)、頻率較低的L波段，依托小口徑天線陣列等效合成大口徑天線效果的原理，如同將許多個(gè)“小耳朵”等效成一個(gè)“大耳朵”，“收聽(tīng)”海面“低聲訴說(shuō)”的亮溫信息。主被動(dòng)探測(cè)儀中被動(dòng)探測(cè)儀由L、C、K波段三個(gè)微波輻射計(jì)組成，同樣是利用綜合孔徑技術(shù)，其中L波段微波輻射計(jì)依然是“收聽(tīng)”海面“低聲訴說(shuō)”的亮溫信息，與綜合孔徑輻射計(jì)探測(cè)數(shù)據(jù)互為補(bǔ)充；而C波段、K波段的微波輻射計(jì)則工作在頻率更高的波段，主要“收聽(tīng)”海面“中高音”部分，這一波段的信號(hào)能夠幫助實(shí)現(xiàn)海面溫度數(shù)據(jù)的反演。
“問(wèn)”則由頻譜監(jiān)測(cè)儀完成。由于衛(wèi)星主要工作的L波段也是手機(jī)通信、北斗導(dǎo)航等的工作波段，因此衛(wèi)星L波段微波輻射計(jì)接收到的信號(hào)常常會(huì)受到人類活動(dòng)信號(hào)干擾。頻譜監(jiān)測(cè)儀可以固定工作在L波段，通過(guò)“收聽(tīng)”海面微波信號(hào)，不僅可以分辨“音色”，還能識(shí)別位置，如同詢問(wèn)“干擾源在何方？”，精準(zhǔn)鎖定干擾信息，幫助科研人員排除射頻干擾。
“切”則是衛(wèi)星唯一一個(gè)主動(dòng)動(dòng)作，由主被動(dòng)探測(cè)儀的主動(dòng)儀器——L波段微波散射計(jì)來(lái)完成。它通過(guò)向海面發(fā)射微波信號(hào)，測(cè)算信號(hào)遇到海面波浪等發(fā)生的后向散射系數(shù)，如同“伸手摸”海面的“皮膚狀況”，用來(lái)探測(cè)海面粗糙度。
“衛(wèi)星將海面亮溫、海面溫度、海面粗糙度、射頻干擾等信息提供給地面站，由地面工作人員對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，進(jìn)而反演出海洋鹽度信息。”衛(wèi)星研制人員告訴記者，“同時(shí)，在衛(wèi)星飛躍陸地上空時(shí)，也可以兼顧土壤濕度的測(cè)量，具有更廣闊的應(yīng)用場(chǎng)景。”
“海洋鹽度探測(cè)衛(wèi)星可以全天時(shí)、全天候獲取高精度全球海洋鹽度信息，在正常工作狀態(tài)下，衛(wèi)星可以不間斷地記錄觀測(cè)數(shù)據(jù)，并在飛行至地面站接收范圍內(nèi)時(shí)將數(shù)據(jù)下傳。”衛(wèi)星研制人員介紹，“衛(wèi)星每天可獲取全球70%以上的海洋鹽度數(shù)據(jù)，每3天可覆蓋全球。”為了讓衛(wèi)星能夠有充足的能源穩(wěn)定工作，海洋鹽度探測(cè)衛(wèi)星工作軌道選擇了與地球晨昏線近似重合的“晨昏軌道”，確保衛(wèi)星太陽(yáng)能電池板可以始終沐浴陽(yáng)光，得到充足穩(wěn)定的能源。
