国内首台视网膜脱落谱暖室气体监测仪随风波三

来源:http://www.lfzhongying.com 作者:盖世电竞竞猜 人气:70 发布时间:2020-01-17
摘要:11月15日,随风云三号卫星顺利入轨的我国首台干涉型温室气体观测载荷——高光谱温室气体监测仪,为全球温室气体排放监测、温室气体与气候变化关系等问题的研究提供强有力的数据

11月15日,随风云三号卫星顺利入轨的我国首台干涉型温室气体观测载荷——高光谱温室气体监测仪,为全球温室气体排放监测、温室气体与气候变化关系等问题的研究提供强有力的数据支持。

中国化工仪器网 行业动态】浩瀚宇宙再添一颗“中国星”!日前,由上海航天技术研究院抓总研制的高分五号卫星在太原发射基地成功升空并进入预定轨道,这是上海航天人的骄傲,也是“上海制造”的荣耀时刻。高分五号是我国首颗高光谱综合观测卫星,也是我国高分重大专项中唯一一颗高光谱观测卫星,是我国实现高光谱分辨率对地观测能力的重要标志之一。 要做就做好。立项之初,研制团队对标国际同期在轨运行的大气高光谱探测仪器和规划中的新一代星载高光谱成像仪的技术指标,果断决定搭载6台全新研制的有效载荷。其中,包括2台先进的高光谱/多光谱陆地观测载荷(可见短波红外高光谱相机、全谱段光谱成像仪)和4台先进的大气类观测载荷(大气环境红外甚高光谱分辨率探测仪、大气主要温室气体监测仪、大气痕量气体差分吸收光谱仪和大气气溶胶多角度偏振探测仪),光谱分辨率国内高,国际领先。 高分五号卫星投入使用后,将为我国环境综合监测、国土资源勘察、气候变化研究、防灾减灾、农作物分类与估产等提供有力支撑,为美丽中国建设增添了一双“慧眼”。 不仅能探矿还可分析是何种矿 高光谱遥感是当前遥感技术的前沿领域。高分五号卫星总指挥蒋光伟说:“用户对高分五号卫星的需求非常迫切,2012年12月31日赶在当年的后一天卫星获批立项。”那时,闭幕不久的党的十八大上提出了要建设美丽中国,这也是当时环境保护部作为用户的颗卫星。 地球上不同物质都有自己独特的光谱特征,如果说肉眼只能看到物质的形状、尺寸等信息,光谱探测则可以分析物质的具体成分。比如说通过高光谱遥感技术,不仅能探测一个地方有没有矿,还可以分析是何种矿。蒋光伟告诉记者,一般多光谱卫星有几个到几十个探测通道,高分五号卫星6台载荷不仅实现了从紫外至长波红外全谱段的高光谱观测,而且其中可见短波红外高光谱相机一个载荷就有330个探测通道,可以获取0.4-2.5微米谱段的图像和连续光谱信息,其强大探测能力自不待言。 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,可获取二氧化碳、甲烷等大气温室气体的高光谱数据,可用于对区域大气环境监测以及全球温室气体起源与经风向传播的“旅行图”进行分析等,为气候变化研究及环境外交提供基础数据。“高分五号卫星其实是将大气和陆地观测两类卫星的功能集合在一颗星上。”高分五号卫星总设计师孙允珠说。 突破关键技术实现高可靠长寿命 高分五号卫星就像是一个“运动员”,在国内运用高光谱/多光谱对地成像观测、天底观测、掩星观测、海洋耀斑观测、多角度观测、偏振观测等多种探测手段,是国内探测手段多的光学遥感卫星,工作模式多达26种。它强大的综合观测能力让用户对卫星的需求更为迫切。据蒋光伟透露,当时国内低轨遥感业务星设计寿命一般为3-5年,高分五号作为首颗科学试验卫星,设计寿命要求达到8年,还要提前发射,这使研制工作难度进一步加大。 要知道,高分五号在705公里的太阳同步轨道,每天都要经历近15次高低温变化和空间辐照影响,这对卫星使用寿命无疑是极大考验。为此,研制团队整整花了一年时间重新论证并改进、优化原先的设计方案,从元器件到线缆,从电源到活动部件,从载荷到平台,一一梳理,并针对探测器、制冷机等寿命薄弱环节开展了75项试验验证,突破多项关键技术。 为验证数传分系统的核心单机固存的长寿命和高可靠性,团队做了8万次的读写试验,相当于在轨使用16年,没有发现一个坏区。卫星天线在轨每天要进行大角度的摆动,是对使用寿命考验大的部件之一。即使卫星实际在轨运行8年也只需6万多次摆动,但高分五号团队在地面做了8万次摆动验证试验。 高分五号卫星从立项研制到成功发射正好经历了国家提出建设美丽中国砥砺奋进的五年,在轨运行的前三年是我国进行环境治理攻坚战的三年。投入使用后,将在我国高光谱分辨率遥感卫星应用方面起到重要示范作用。 编辑点评 可见短波红外高光谱相机可用于观测叶绿素、藻胆素、木质素、植被细胞和含水量、水体悬浮物、水汽和二氧化碳的强吸收带、冰雪粒大小、地表矿物成分、岩石类别和油气渗漏等。将有力提升我国在环境、生态、资源、农业、林业等多个领域遥感监测方面的能力,助力美丽中国和富强中国的建设,使我国高光谱遥感技术再上新台阶,走在国际前列。 (原标题:沪研首颗高光谱观测星成功发射 高分五号为美丽中国建设添“慧眼”)

该载荷由中国空间技术研究院下属北京空间机电研究所历时六年时间研制而成,采用时间调制型干涉分光的技术途径,具有超高光谱分辨率、宽光谱覆盖和高信噪比等多项优秀性能,实现了多个“国内首次”、“国际最高”,成为我国高光谱温室气体干涉探测的开拓者。

放大“指纹特征”精确探测大气成分

大家在日常生活中能够看到的光都具有独特的光谱特性,类似于人类的指纹功能,是遥感科学中用以识别和分析不同物体特征的一种重要“身份证”。据北京空间机电研究所徐彭梅研究员介绍:“风云三号高光谱温室气体监测仪是一台可以将大气中的微量甚至痕量气体成分通过光谱解析的方法检测出来的光谱仪,利用气体分子对地球反射太阳光谱的吸收特性,测量出吸收谱线的变化,从而推算出大气中二氧化碳、甲烷等成分的浓度变化。”作为国内首个星载干涉型温室气体遥感器,风云三号监测仪对光谱的分辨能力高达0.03纳米,能同时观测多种大气成分,为科学家研究碳循环提供了更为丰富的素材。

监测仪的分光技术源于经典的迈克尔逊干涉原理,为了达到超高的光谱分辨能力,风云三号监测仪在迈克尔逊干涉仪的基础上进行优化改进,实现了干涉光程相对机构机械运动行程的4倍放大,在近红外至短波红外谱段的光谱通道数多达5000多个,以可见光谱段人们常见的彩虹打比方,风云三号监测仪可以把彩虹的一种颜色又细分上千倍。

超灵敏“触觉”提高二氧化碳监测精度

风云三号高光谱温室气体监测仪能够探测到空气中二氧化碳的百万分之四的浓度变化。

该监测仪之所以具有如此超灵敏的“触觉”,还要得益于研制团队为其配备的国际上口径最大的双角镜摆臂式干涉仪,其角镜口径是目前在轨的日本“嗅碳”卫星(GOSAT)的1.5倍。与此同时,科研团队积极攻克了干涉仪口径增大所带来的角镜加工、机构控制等一系列难题,使干涉仪机构具有高度抗震性能,结构紧凑,十分适用于复杂恶劣的太空运行环境。

风云三号高光谱温室气体监测仪在轨直接获取的是干涉图信号,是由各种波长的光干涉形成的“明暗条纹”叠加而成的,需要地面通过傅里叶变换技术得到大气吸收光谱。为了更好地实现干涉信号的高精度采集,监测仪配备了激光计量系统。计量激光就像一把看不见的光尺,通过对激光器温度、电流的精确控制,保障了激光波长的稳定,实现了一张干涉图七万多个数据点的等间隔采样,进而保证了光谱数据获取的精度。

不仅“观得宽”,而且“察得细”

全球碳循环研究对数据获取的广度和效率提出了新的要求。与常规遥感相机不同,风云三号高光谱温室气体监测仪并非实现遥感图像拍摄,而是在穿轨方向即垂直卫星飞行的方向进行扫描打点观测。

研制团队为风云三号高光谱温室气体监测仪采用的二维指向机构设计,实现了穿轨大角度、高速、精确切换,同时保证了对卫星飞行方向的慢速补偿。

风云三号高光谱温室气体监测仪的扫描范围覆盖1200公里宽度,相当于从北京到上海的驾车距离。与此同时,相较于目前在轨的日本GOSAT,风云三号高光谱温室气体监测仪的穿轨测量点数由5点提升至7点和9点两种模式,单点观测时长由4秒减少至2.2秒和1.1秒,观测效率提升1倍。

全角度多方位观测

与所有监测类载荷相同,监测仪可以实现对观测目标“盯着看”以及“在轨体检”功能,即利用太阳作为标准能量源,对监测仪本身的各项指标进行检查,并对由于太空环境等因素造成的指标偏差进行“校正”。

除常规监测类载荷都具备的上述两种观测模式外,该监测仪还首次设计了陆地和海洋自主识别功能,在陆地上空对准地面进行温室气体探测;在海洋上空,监测仪则自动盯着“海中的太阳”观测,获取海上大气中温室气体含量的数据,实现全球温室气体数据的高效获取。监测仪的二维指向机构就像一个优雅而灵动的舞者,时而跳动充满节奏的“探戈”,时而温情凝视广袤的海洋,反射太阳的耀眼光影,指引监测仪“竖直往下看”、“斜着角度看”、“自动盯着耀斑看”。风云三号高光谱温室气体监测仪,开创了多项国际第一和国内首次,实现了我国光谱遥感事业向“超光谱”时代的跨越,并将为我国的温室气体监测业务运行积累基础,将为我国应对气候变化、掌握碳贸易主动权、保障国家低碳经济发展做出更大的贡献。 来源:国防科工局网站

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