記者 邊雪
記者從國家航天局獲悉， 11月14日6時42分，海洋鹽度探測衛(wèi)星由長征四號乙遙五十三運(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)是長征系列運(yùn)載火箭第545次發(fā)射。
在擁有海洋鹽度探測衛(wèi)星之前，我國大多采用海洋科考船或漂流浮標(biāo)的形式來獲取一手海洋鹽度數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)覆蓋范圍和觀測連續(xù)性有限，而海洋鹽度探測衛(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)中國力量。
探測衛(wèi)星助力海洋強(qiáng)國發(fā)展
“黨中央先后提出了建設(shè)海洋強(qiáng)國、航天強(qiáng)國的目標(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)國建設(shè)”，五院海洋鹽度探測衛(wèi)星總指揮說。衛(wèi)星研制團(tuán)隊肩負(fù)起推動海洋強(qiáng)國建設(shè)的使命責(zé)任，歷經(jīng)10余年的矢志攻堅，先后攻克了多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，使我國擁有了自主可控、高精度高連續(xù)性的全球海洋鹽度數(shù)據(jù)源。
海洋鹽度探測衛(wèi)星是國家民用空間基礎(chǔ)設(shè)施中的科研衛(wèi)星，又稱海洋四號01星。衛(wèi)星配置綜合孔徑輻射計、主被動探測儀等載荷。發(fā)射入軌后，可填補(bǔ)我國高精度全球海洋鹽度探測能力空白，完善我國海洋動力環(huán)境要素數(shù)據(jù)獲取能力，提升我國海洋預(yù)報產(chǎn)品精度及質(zhì)量，滿足海洋環(huán)境預(yù)報、海洋生態(tài)預(yù)報、水循環(huán)監(jiān)測、短期氣候預(yù)測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，海洋鹽度的測量是海洋探測的一大難關(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)星遙感手段探測海洋鹽度，主要是通過衛(wèi)星獲取海面微波輻射亮溫數(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，且探測通常受到多重因素影響，天基高精度海洋鹽度探測一直是世界級難題。
亮溫是衡量海面微波輻射強(qiáng)度的物理量，會跟隨海洋鹽度變化而變化，可以通過微波輻射計接收海面微波輻射信號測得。海面溫度、海面粗糙度、人為信號干擾等都會影響微波輻射計測量的精準(zhǔn)度。“為了盡可能排除各種干擾因素的影響，我們設(shè)計了多種遙感器聯(lián)合探測的方法，衛(wèi)星配置了綜合孔徑微波輻射計、主被動探測儀和頻譜監(jiān)測儀三類遙感載荷，能夠同步測量海洋鹽度各種影響要素。”衛(wèi)星研制人員說。
如何“望聞問切”測量鹽度？
海洋動力環(huán)境包括溫、鹽、深、風(fēng)、浪、流等多種要素。其中，海洋鹽度的測量是海洋探測的一大難關(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)星遙感手段探測海洋鹽度，主要是通過衛(wèi)星獲取海面微波輻射亮溫數(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，且探測通常受到多重因素影響，天基高精度海洋鹽度探測一直是世界級難題。
亮溫是衡量海面微波輻射強(qiáng)度的物理量，會跟隨海洋鹽度變化而變化，可以通過微波輻射計接收海面微波輻射信號測得。海面溫度、海面粗糙度、人為信號干擾等都會影響微波輻射計測量的精準(zhǔn)度。“為了盡可能排除各種干擾因素的影響，我們設(shè)計了多種遙感器聯(lián)合探測的方法，衛(wèi)星配置了綜合孔徑微波輻射計、主被動探測儀和頻譜監(jiān)測儀三類遙感載荷，能夠同步測量海洋鹽度各種影響要素。”衛(wèi)星研制人員說。
據(jù)五院工作人員介紹，海洋鹽度探測衛(wèi)星在太空中工作時就如同一名中醫(yī)對全球海洋“望聞問切”，全面地獲取海洋鹽度探測所需數(shù)據(jù)。
“望”即衛(wèi)星站在“太空視角”登高望遠(yuǎn)，對全球海洋進(jìn)行大范圍的連續(xù)觀測。
“聞”是海洋鹽度探測衛(wèi)星的重要工作，綜合孔徑輻射計、主被動探測儀中三個被動探測儀均可“收聽”海面微波信號。其中，綜合孔徑輻射計選擇了對于海面亮溫變化更敏感、波長較長、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“小耳朵”等效成一個“大耳朵”，“收聽”海面“低聲訴說”的亮溫信息。主被動探測儀中被動探測儀由L、C、K波段三個微波輻射計組成，同樣是利用綜合孔徑技術(shù)，其中L波段微波輻射計依然是“收聽”海面“低聲訴說”的亮溫信息，與綜合孔徑輻射計探測數(shù)據(jù)互為補(bǔ)充；而C波段、K波段的微波輻射計則工作在頻率更高的波段，主要“收聽”海面“中高音”部分，這一波段的信號能夠幫助實(shí)現(xiàn)海面溫度數(shù)據(jù)的反演。
“問”則由頻譜監(jiān)測儀完成。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波段微波輻射計接收到的信號常常會受到人類活動信號干擾。頻譜監(jiān)測儀可以固定工作在L波段，通過“收聽”海面微波信號，不僅可以分辨“音色”，還能識別位置，如同詢問“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)星唯一一個主動動作，由主被動探測儀的主動儀器——L波段微波散射計來完成。它通過向海面發(fā)射微波信號，測算信號遇到海面波浪等發(fā)生的后向散射系數(shù)，如同“伸手摸”海面的“皮膚狀況”，用來探測海面粗糙度。
“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，在衛(wèi)星飛躍陸地上空時，也可以兼顧土壤濕度的測量，具有更廣闊的應(yīng)用場景。”
“海洋鹽度探測衛(wèi)星可以全天時、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數(shù)據(jù)，并在飛行至地面站接收范圍內(nèi)時將數(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)星太陽能電池板可以始終沐浴陽光，得到充足穩(wěn)定的能源。
