我国叕发射了一颗卫星，2016年完美收官

2016年12月22日3: 22，中国在酒泉卫星发射中心成功发射了首颗全球二氧化碳监测科学实验卫星(TANSAT，或“碳卫星”或“碳探测卫星”)，搭载了长征二号丁运载火箭。该卫星的成功研制及其随后在轨道上的稳定运行，将使中国初步形成对世界、中国和其他关键地区大气二氧化碳浓度的监测能力。该任务还携带并发射了一颗高分辨率微纳卫星和两颗光谱微纳卫星。

长征二号丁运载火箭运载着中国第一颗全球二氧化碳监测科学实验卫星，正等待发射。

这次发射的碳卫星是中国第一颗也是世界第三颗致力于“观察”全球大气中二氧化碳含量的卫星。该卫星的成功研制及其随后的稳定在轨运行，将使中国初步形成对世界、中国及其他关键地区大气二氧化碳浓度的监测能力，填补中国在温室气体检测方面的技术空白。研究结果对中国掌握全球变暖变化规律和全球碳排放分布，提高中国应对全球气候变化的国际话语权具有重要意义。

火箭发射后，Xi安卫星测控中心及其下属站继续进行精确控制。火箭飞行了大约13分钟后，火箭携带的几颗卫星相互分离，相继进入预定轨道。随后，Xi安卫星测控中心发出指令，控制卫星部署太阳能电池板，建立正常工作状态。此后，Xi安卫星测控中心还将承担在轨卫星的长期管理工作。

碳卫星是科技部部署的应对全球气候变化和提高中国全球二氧化碳监测能力的重大任务。

2009年，国家遥感中心组织了一个专家组，开始对中国的碳卫星进行初步战略研究。2011年，在863计划的支持下，科技部正式批准了“全球二氧化碳监测科学实验卫星及应用示范”(中国碳卫星)重大项目。中国科学院国家空间科学中心负责总体项目，中国科学院微型卫星创新研究所负责卫星系统，中国科学院长春光学精密机械物理研究所开发有效载荷，中国气象局国家卫星气象中心负责地面数据接收和处理及二氧化碳反演验证系统的开发、建设和运行。

该项目的目标是研制和发射“以高光谱二氧化碳探测器、多光谱云和气溶胶探测器为主要有效载荷的高空间分辨率和高光谱分辨率全球二氧化碳监测科学实验卫星”，建立高光谱卫星地面数据处理和验证系统，形成对世界、中国等重点地区大气二氧化碳浓度的监测能力，监测精度为4 ppm(ppm)，即当大气中二氧化碳含量变化超过4 ppm时，“千里眼”必须查明。

长征二号丁运载火箭载着中国第一颗全球二氧化碳监测科学实验卫星飞上天空。

长征二号丁运载火箭是由中国航天科技集团公司下属的上海航天技术研究所研制的。此次发射是长征系列运载火箭的第243次飞行。

如何在太空中“看见”二氧化碳？“看见”二氧化碳有什么用？这颗卫星带来了什么“高科技”技术？记者采访了相关专家，揭开了碳卫星的神秘面纱。

通过颜色识别气体的“透视法”

为了确定哪些气体是地球大气层中的二氧化碳，我们必须绘制“动态地图”——碳卫星需要安装特殊的“千里眼”。

早在1992年，世界各国就签署了《联合国气候变化框架公约》，旨在将大气中的二氧化碳浓度稳定在一定水平，防止人类活动严重干扰气候系统。自那时以来，几次全球气候会议表明，国际社会普遍认识到温室气体排放造成的全球气候变化。气候变化已经超越地缘政治，成为关系到人类命运的重要问题。

中国这次发射的碳卫星携带了高光谱和高空间分辨率的二氧化碳探测器。该探测器的工作原理是利用分子吸收谱线探测可见和近红外光谱带中的二氧化碳浓度。

碳卫星探测大气温室气体是基于大气吸收池的原理。换句话说，二氧化碳气体是通过观察“颜色”来识别的。中国科学院长春光学精密机械与物理研究所的研究员郑雨泉解释说，当阳光穿过空气时，空气中的二氧化碳分子会不同程度地吸收许多细微的颜色。通过用光学仪器非常精确地测量这些颜色，可以反过来计算二氧化碳分子的数量，从而知道大气中二氧化碳的浓度。

通过全球柱浓度序列分析和一系列数据同化系统模型，可以推导出全球二氧化碳通量变化(单位面积单位时间二氧化碳总量)，这是碳循环研究的核心数据基础。

长春光机所助理研究员林超表示，长春光机所已经制作了一个大面积的衍射光栅，相当于绘制了200多条对发丝宽度有较高形状和直线度要求的线条。"像细梳子这样的精密元件可以过滤更好的颜色."

地面观察点也可以收集大气中的二氧化碳数据。为什么要发射卫星？碳卫星项目地面应用系统总设计师杨忠东表示，全球仅有数百个二氧化碳地面观测站，难以满足监测要求。只有当卫星被用来俯视时，才能画出二氧化碳分布的全景图。

“碳排放”需要中国数据

掌握二氧化碳的全球分布有什么用？科技部国家遥感中心总工程师李嘉红表示，了解碳排放数据中的敌人和自己，对于增强中国在国际气候变化中的话语权具有重要意义。

面对全球变暖、极端天气和严重的气候变化，减少二氧化碳等温室气体的排放是不可避免的。碳排放的定量监测是各国最终实现温室气体减排的重要技术基础。在所有的碳排放监测方法中，目前只有星载高光谱温室气体检测技术不仅可以高精度地检测二氧化碳等温室气体的浓度，还可以获得世界各地区的气体浓度分布数据。

正因为如此，发达国家相继开发了专用卫星。由于技术极其困难，目前只有两颗卫星监测地球从空间排放的温室气体:一颗由日本于2009年发射(GOSAT)，一颗由美国于2014年发射(OCO-2)。同样在2015年12月22日，美国宇航局发布了第一张全球二氧化碳分布图，其中中低纬度部分地区的大气二氧化碳浓度超过了400ppm。

美国宇航局公布第一张全球二氧化碳分布图

李嘉红介绍说，中国的碳卫星通过地面数据接收、处理和验证系统定期获取全球二氧化碳分布图，使中国成为全球大气二氧化碳监测的主要参与者之一。

“在管理我们的家庭之前，我们必须有一个会计账簿。这本“会计账簿”是我们监测到的碳排放。”李嘉红说。

“先进”期待未来的雾度测量

除了携带二氧化碳探测器，碳卫星还有另一个“利器”——多光谱云和气溶胶探测器。这种探测器可以测量辅助信息，如云和大气粒子，并消除干扰因素，为科学家准确推断二氧化碳浓度在反方向。

尽管多光谱云和气溶胶探测器不是“主要参与者”，但它们可能带来许多意想不到的好处。

杨忠东说，多光谱云和气溶胶探测器可以监测大气中的粒子，帮助气象学家提高天气预报的准确性，并为研究大气污染(如PM2.5)的原因提供重要的数据支持

研究人员说，如何监测烟雾应该在碳卫星发回第一批数据后进行分析和判断。

此外，碳卫星的全球观测是卫星平台频繁姿态调整和“舞动”的结果。在这个过程中，研究者突破了许多关键技术，实现了技术跨越。

碳卫星装载系统

或者与外国合作形成碳卫星的“虚拟星座”。

为了实现碳卫星的全球观测，还需要卫星平台实现灵活的观测模式。二氧化碳探测器与卫星平台配合，通过主平面天顶和耀斑两种主要观测方式，可以准确测量全球陆地和海洋路径上二氧化碳的吸收光谱。

为了保证在轨获取光谱数据的准确性，需要根据日和月对载荷进行校准，这也要求卫星平台经常调整姿态，轻轻舞动。中国的碳卫星绝对是地球上的灵魂舞者。

当然，光靠卫星还远远不能完成任务。为了实现最终的任务目标，需要多个大型系统之间的协调与合作。在科技部和中国科学院的联合组织下，碳卫星按照空间工程模式，形成了包括卫星、运载火箭、发射场、测控和应用在内的五大系统。

在碳卫星发射和运行后，将利用风云系列地面接收站的资源下载科学数据。这些数据不是直接可得的二氧化碳浓度分布，需要气象学家对全球二氧化碳分布进行高精度反演计算，才能最终成为全球二氧化碳观测数据产品并被共享和发布。

气候问题是全人类面临的共同问题。解决气候问题和监测碳排放也是需要世界各国努力和合作的问题。李嘉红曾经说过:“仅仅用一两颗卫星来监测全球二氧化碳是不够的。中国(碳卫星)是第三个，欧洲也将在计划中包括碳卫星。我们希望通过与其他几个国家的合作，形成一个碳卫星“虚拟星座”，共同观测大气中的二氧化碳，为全球气候变化提供更丰富的监测数据。”