碳卫星：“我在太空挺好的！”

在距离地面700公里的预定轨道上，全球二氧化碳监测科学实验卫星(以下简称“碳卫星”)每隔1.5小时向国家卫星气象中心发送一次信号。“它在太空中相当不错。”6日，碳卫星地面应用系统总指挥、国家卫星气象中心副主任张鹏在接受《科技日报》记者专访时表示。

这是中国第一颗也是世界上第三颗致力于观测全球大气中二氧化碳含量的卫星。自去年12月22日发射以来，它已经在太空飞行了8个多月。

“碳卫星的各种功能和性能指标符合发展的总体要求，在轨测试已经成功。建议尽快完成卫星在轨交付，充分发挥应用效益。”几天前，在中国气象局组织的总结碳卫星在轨测试的审查会议上，审查委员会得出结论认为。

携带两个二氧化碳和气溶胶探测器

“与以前的气象卫星不同，碳卫星使用分子吸收谱线来探测可见和近红外波段的二氧化碳浓度。它们主要由模块化卫星平台、高光谱二氧化碳探测器和多光谱云和气溶胶探测器组成。”张鹏说。

大气中二氧化碳的浓度仅为4/10000左右，根据项目设计，二氧化碳浓度的监测精度优于4 ppm。这意味着碳负载必须能够检测到大气中1%的二氧化碳浓度变化。

"这要求探测器具有极高的光谱分辨率和探测灵敏度."张鹏说，在几十纳米的带宽上，人眼只有一种颜色。二氧化碳探测器采用大面积衍射光栅细分吸收光谱，可探测2.06微米、1.6微米和0.76微米3个大气吸收光谱通道，最高分辨率达到0.04纳米。

尽管多光谱云和气溶胶探测器不是“主要角色”，但它们的作用不可低估。“气溶胶散射阳光，从而影响碳卫星接收的辐射信息。气溶胶探测器可以消除大气气溶胶的干扰，当地面附近有大量气溶胶时，可以测量气溶胶的含量张鹏说。

评价结果还表明，高光谱二氧化碳探测器和云气溶胶探测器的功能满足规范要求，前者的光谱定标精度优于指标要求。"也就是说，用这种方法测量的二氧化碳含量会更准确."张鹏说。

观察姿势是可变的，像华尔兹。

“碳卫星通过五种观测模式的结合完成了对全球二氧化碳的探测。它的高光谱二氧化碳探测器有2000多个通道，具有极高的光谱分辨率。”碳卫星首席应用科学家、国家卫星气象中心总工程师鲁乃曼说。

为了满足碳卫星在5种观测模式和10种以上指向模式之间*切换的要求，卫星平台研究人员为它们制作了一个很好的“体板”。所谓的“复杂姿态指向控制系统”使卫星能够大角度旋转，就像跳华尔兹一样，并能侧视、垂直和凝视。同时，太阳和月亮应该被观察和校准。

“这对卫星设计提出了很高的要求，但事实证明我们已经做到了。”张鹏说。

的确，有专家的意见。“在轨测试结果表明，卫星的轨道和姿态正常。所有遥控和遥测功能及数据传输运行正常；星地数据接口匹配良好，星载记录、存储和回放正常，各种工作状态的切换响应及时准确，卫星平台各项指标满足任务书要求。”

与美国和日本整体处于同一水平，有些领先。

目前，全球关注的焦点是气候变化问题。为了更准确地监测全球二氧化碳的空间分布，日本于2009年发射了温室气体观测卫星“GOSAT”，美国于2014年发射了OCO-2卫星。

根据项目设计，中国碳卫星的大气二氧化碳反演精度可达4点，高于GOSAT卫星的监测精度，相当于OCO-2卫星。美国OCO-2卫星只有一个观测二氧化碳的仪器，不能同时获取大气中云和气溶胶的信息，这对卫星探测二氧化碳是非常重要的辅助观测信息张鹏说。

鲁曼还说，日本GOSAT只有300多个有效观测点。在设计过程中，我们增加了卫星和采样点的扫描宽度，使有效观测点比它们多一个数量级。