1、1碳卫星是这样炼成的龚建村：工程总体副总指挥，中科院空间中心副主任 尹增山：卫星系统总设计师，中科院微小卫星创新研究院 郑玉权：中科院长春光机所研究员 杨忠东：地面应用系统总设计师 龚建村：我是量子卫星工程的副总指挥，同时担任碳卫星的副总指挥。 这颗碳卫星填补了国内空白，别人有，我们更要有，无论是在一手数据方面，还是争取国际话语权方面，这颗卫星都具有非常重要的意义，这是其一。 另外，在二氧化碳监测方面，可以说我们已经跻身世界先进行列。不是说哪个国家想去监测二氧化碳就可以做到的，这需要具备很多条件。国际上，目前日本和美国比我们发射，但是我们的碳卫星上去以后，一些核心技术应该还有所领先，因此碳卫星
2、跻身世界先进行列，我觉得是当仁不让。因为在碳卫星的研制过程中，无论是卫星平台的研制单位，还是载荷研制单位，都拿出了最高水平，实现了最高精度。 碳卫星工程任务除了在技术上实现了很多创新突破以外，还离不开管理模式上的创新，更离不开多部委的协同支持。在管理上，可以说是863 计划的关键技术突破模式，?c 空间科学卫星系列工程管理模式的有2机结合。 光靠技术攻关，想把一颗卫星发上天是不可能的，这里面还要有工程实施过程中的管理经验，要结合我们国家多发、甚至上百发卫星成功发射的组织管理经验模式，才有可能实现最后的成功。因此，可以说这是科技部、中国科学院、国家气象局等部门，共同谋划，最终实现了碳卫星在技术和
3、管理上的创新，这是一个非常重要的过程。 尹增山：整个碳卫星实际上是从 2011 年 2 月份正式启动，到今年经历了 6 年的时间，时间是不短的，所以也克服了一系列的技术困难。我们采用自动化的定标技术，传统的卫星我们一个载荷定标，一般需要 5到 6 个月时间，那么在碳卫星中这个传感模拟团队用了一到两个月，就完成了一次定标测试。这个完全建立了一个新的系统，更是技术进步。过去我们的卫星，一般都是对地看，或者是对天看。而我们这个卫星在天上，或者对着地球绕着太阳光线，即使对地看的时候，也是绕着太阳光线一直在转，对着太阳定标，对月定标和对着地面这个观测站进行定标来进行验证。所以这个卫星的模式非常多，所以就
4、必须要求这个卫星控制系统非常复杂。团队也克服了这个难题，来实现这个系统能力。 这个地面的核心定标和反演，也是这个项目必须的，所以必须得说一点，这个项目的特点跟别的卫星不一样的是，别的卫星可能在天上拿到图像以后，地面直接看就可以了，而这个是一个天地一体化配合一个卫星系统。即天上要获得非常稳定的数据，地面要放这个两个结合才能得到非常高的二氧化碳浓度的数据。 此外，我们还讲到一个高光谱分辨率，这个卫星要求在轨运行非常3稳定。因为二氧化碳在大气中的分布，实际上就是万分之一左右，那么这个浓度非常低，我们要达到 4 个 ppm，也就是百万分之四的话，相当于我们在大气中实现 1%以内的探测，这个二氧化碳在
5、1%以内稍微变化，我们必须要察觉到。但二氧化碳变化也是有一个周期性的情况，所以我们的仪器要求非常的稳定。我们整个卫星，包括载荷、包括卫星，包括平台都要相互配合，要考虑空间热能的问题、空间辐照的问题、退化的问题，各种的问题都要达到这个指标，这也是将来我们一个在天入轨以后，要在轨对我们严重的挑战，我们必须要克服。 那么这是技术方面的。现在整个卫星重量是 620 公斤，它可以 16 天对全球覆盖一次。也就是它是一个太阳同步轨道的，700 公里的太阳同步轨道，空间分辨率是 2 乘 2 平方公里。那么从而可以获取全球的数据，因为它是 16 天，那么有季节性的，可以一个月、一个季度，就是一个月可以两次，一
6、个季度可以六次。当然有云有气象，有各种的情况我们还不能观测。 这样一个季度有 5、6 次的全球观测，大体上可以获取全球季节性数据，它是一个大体的，非常快速的分辨率探测大气中二氧化碳的分布情况。当然这颗卫星是一颗科学实验卫星，是我们迈出的第一步，通过这颗卫星，以及持续的卫星发射，空间可以组网，我们的系统能力会不断提升。 卫星系统由我们中国科学院微小卫星创新研究院研制，这也是我们在量子卫星发射成功以后的科学实验卫星。这同时也是我们创新研究院，在中科院“4 个率先计划”机构改革试点以后第三颗科学实验卫星的情况。4郑玉权：因为长春光机所承担了两个二氧化碳卫星的载荷研究，一个是高光谱与高空间分辨率二氧化
7、碳探测仪，一个是多谱段云与气溶胶探测仪，可以测量云、大气颗粒物等辅助信息，为精确计算二氧化碳浓度剔除干扰因素。 如果从研究过程来讲，历经了 6 年时间，我们基本上从无到有，再迎头赶上，这个之间的艰辛，我们整个研制团队深有体会。在这个过程中我们遇到了很多问题，包括我们现在已经突破的，包括全自动化一个光谱跟标技术，包括我们整个系统的利用环境的光谱和技术。我们非常高兴整个团队走了这样一个 6 年的过程，终于把卫星送上天，这是令我们非常欣慰的一件事。 杨忠东：我我把地面应用系统的情况介绍一下。在项目启动之前，我们就开展了需求分析，提出了基本使用要求。研制过程中，我们全程参加指标论证和测试工作。整个地面
8、应用系统主要依赖我们国家风云三号卫星地面应用系统资源。三个卫星地面站，我们国内是东北的佳木斯，西北乌鲁木齐，还有一个是我们 6 年前建立的北极极区地面站。通过这三个站可以保证把我们碳卫星所有的观测数据，完整及时地接收，这是第一步数据的获取。 然后第二步，收了数据以后，我们要做一系列的处理，实际刚才前面几位专家都讲到了。观测处理精度要求非常高，一个是辐射定标精度，一个光谱定标精度。我们要把这两个定标做得非常好。做了大量的工作，现在已经全部完成科学算法研究和软件开发工作。有精确观测数据，才5能保证我们后面 4 个 ppm 的大气二氧化碳精度。 第三个方面，我们在全国范围内，建了 6 个地面的地基精
9、度验证观测站。地基观测精度高于卫星观测，由于它特定的观测的方式，精度要高一个量级，所以可以作为验证手段，用来检验验证卫星精度究竟怎么样。 除了这 6 个国内站，我们也会联合使用国外地基观测站点数据验证全球观测精度。碳卫星的数据面向所有的用户开放。我们建立了一个数据服务系统。全球的数据，数据量非常大。服务系统会保证及时、准确，向所有的用户包括世界用户，提供数据。 还有最后一点我想强调的是，无论从全球变化研究还是碳源汇调查应用，一颗碳卫星是远不够的，即便是加上美国的 OCO-2 卫星，观测数据量依然很少。 如果说项目研究有突破，我觉得是我们这个团队，包括地面、卫星、载荷，经过了 6 年的奋斗，掌握了这种高精度大气遥感观测技术。未来还需要发展更多的大气二氧化碳观测卫星。在 2020 年之前，将有两颗风云三号卫星携带二氧化碳观测遥感仪器，共同努力来满足经济社会发展需求。
