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“高分五号”堪称“污染克星”

http://hubei.eppow.org更新日期:2018-05-11湖北频道

“高分五号”堪称“污染克星”

“高分五号”堪称“污染克星”

今天(5月9日)凌晨,中国发射了一颗既能“看”大气又能“看”地球的卫星——高分辨率对地观测卫星五号卫星(“高分五号”)。

卫星主战场在环境监测和生态保护

“高分五号”属于我国高分辨率对地观测系统重大专项中的一颗卫星,是一颗遥感卫星。

用来“看”世界的遥感卫星,根据功能不同,有的专职“看”地球,如陆地观测卫星、国土资源卫星、海洋卫星等;有的专职“看”大气,如气象卫星、碳卫星等;还有一种专职“看”外太空,如各类天文望眼镜和深空探测器等。而“高分五号”将大气监测和陆地监测功能融为一体,尚属世界首次。

“高分五号”未来的主战场是环境监测和生态保护,利用这颗卫星,我国将实现饮用水源地污染源监测、地质环境调查与监测、农业和林业精细遥感、全球温室气体起源分析等,功能多元,堪称“污染克星”。

高光谱遥感可谓“遥感界的一场革命”

“高分五号”也是全球首颗对大气和陆地进行综合观测的全谱段高光谱卫星。

何为高光谱卫星?首先,科普一下高光谱遥感技术。地球上不同元素及其化合物都有独特的光谱特征,光谱可以看作物质的“指纹”,独一无二。通过我们熟悉的肉眼光学成像,只能看到物质的形状、尺寸等,而光谱分析则可以探测物质的具体成分。

例如,通过高光谱遥感技术,不仅能探测一个地方有没有矿产,还能分析出是哪种矿。因为不同矿物质,光谱特征不同。

“高分五号”卫星总指挥蒋光伟说,高光谱遥感是当前遥感技术的前沿领域,它的出现是遥感界的一场革命。

揭秘 “高分五号”有何任务?——监测大气与水,调查陆地矿产

“高分五号”的主要功能,集中在生态环境监测等领域。其用户包括生态环境部、自然资源部和气象局等部门。

据蒋光伟介绍,“高分五号”工程任务主要包括三个方面:

首先是水资源,“高分五号”将对内陆水体和陆表生态环境进行综合监测。其次是大气,“高分五号”将对二氧化碳、甲烷、臭氧、二氧化氮、二氧化硫等大气成分和大气气溶胶特性进行监测。最后是矿产,“高分五号”将勘测地质找矿典型蚀变矿物及主要岩石类型等,满足国土资源调查、矿产资源调查和地质填图等需求。

据介绍,此前,我国还没有真正意义上的环境专用卫星,制约了卫星遥感技术在生态环境保护中发挥的作用。卫星遥感数据源不能满足业务化应用的需要,成为国家生态环境保护的瓶颈。“高分五号”将填补国产卫星无法有效探测区域大气污染气体的空白,同时可用于水污染、陆表生态环境监测等方面。

“高分五号”观测精度多高?——分辨率达一张纸厚度的万分之一

“高分五号”卫星总设计师孙允珠介绍称,通过高光谱成像,“高分五号”可以精确识别水中绿藻、黄藻等藻类的生长变化情况,达到监测饮用水源地污染源的目的。

这种精确识别能力,有赖于卫星探测仪器的高分辨率。就以其搭载的一台可见短波红外高光谱相机为例,这台相机的光谱分辨率为5纳米,几乎相当于一张纸厚度的万分之一。因此可以精准地探测物体成分,用于饮用水源地污染源监测、矿物识别、地质环境调查与监测、农业和林业精细遥感等领域。

卫星搭载的另一台仪器“大气主要温室气体监测仪”,是国际上首台采用空间外差干涉体制进行温室气体探测的有效载荷。该仪器能获取二氧化碳、甲烷等温室气体的高光谱数据,从而监测区域大气环境,分析全球温室气体的起源与经风向传播的“旅行图”,为气候变化研究及环境外交提供基础数据。

搭载哪些高精尖设备?——搭载国际先进设备可监测雾霾

包括上述两台仪器在内,“高分五号”一共搭载了6台仪器设备,各个有特殊能力。六台仪器中,有两台用于陆地观测,4台用于大气类观测。

其中,大气痕量气体差分吸收光谱仪,是我国第一台用于二氧化硫、二氧化氮、臭氧等全球痕量污染气体探测的高光谱有效载荷。其观测角度达114度,就像一个超高清广角镜,在705公里高空,不但一天就可以覆盖全球,而且能定量监测大气中含量极少的二氧化硫等污染气体分布、变化和输运过程。

大气气溶胶多角度偏振探测仪,则是目前国际多光谱、多角度和偏振探测能力最强的星载大气气溶胶探测仪之一,可用于雾霾、大气颗粒物等大气环境监测及气候变化等研究。

孙允珠说,卫星立项之初,科研人员对标在轨运行和规划中的全球高光谱探测仪器,瞄准国际高光谱遥感卫星技术前沿,最终确定配置6台全新研制的有效载荷,将大气和陆地观测两类卫星的功能集合在一颗星上。

“现在看来,卫星的论证和设计体现了超前的前瞻性和预见性,让‘高分五号’卫星练就了环境监测和国土资源勘探的‘火眼金睛’。”孙允珠说。

卫星设计立项有何故事?——“高分五号”因PM2.5污染研制加速

蒋光伟回忆“高分五号”研制过程时说,2012年卫星还没正式立项,上级部门就提出将卫星设计寿命从5年提高到8年。

2014年,卫星刚刚研制不到两年,PM2.5过高等环境污染问题加剧,用户又提出希望卫星能提前发射。

“而当时国内低轨遥感业务星设计寿命一般为3至5年,‘高分五号’作为首颗科学试验卫星,设计寿命就要求达到8年,还要提前发射,这使研制工作难度进一步加大。”蒋光伟说,这也表明国家对这颗卫星的迫切需求。

展望未来,孙允珠说,我国原来的高光谱卫星都是被动探测,今后将由靠阳光反射的被动探测向使用激光主动探测方向发展,由低轨向高轨发展,在环境治理和国土资源勘测等方面发挥更重要的作用。

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