海洋鹽度探測衛(wèi)星成功發(fā)射 海水“咸”不“咸”？西安科技助力精準(zhǔn)探測

11月14日6時42分，海洋鹽度探測衛(wèi)星在太原衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射。這顆衛(wèi)星是我國首顆用于探測海洋鹽度的海洋動力環(huán)境衛(wèi)星，其獲取的信息能滿足海洋、減災(zāi)、農(nóng)業(yè)、應(yīng)急管理、氣象等多個行業(yè)部門的迫切需求。此次航天科技集團五院西安分院承擔(dān)了該衛(wèi)星綜合孔徑輻射計分系統(tǒng)和數(shù)傳分系統(tǒng)的研制工作。



海洋鹽度探測衛(wèi)星示意圖

為什么要探測海洋鹽度？

為何要探測海洋鹽度？這得從海水講起。海水在大洋中的流動構(gòu)成一個循環(huán)往復(fù)的大輸送帶，使得熱量和物質(zhì)在世界各個大洋中循環(huán)，是調(diào)節(jié)全球氣候系統(tǒng)的關(guān)鍵紐帶。海洋鹽度是海水含鹽量的定量量度，它與沿岸徑流量、降水及海面蒸發(fā)密切相關(guān)，它的分布與變化被稱為天然的“雨量計”。

海洋鹽度的變化能通過調(diào)整海水狀態(tài)和海洋環(huán)流等過程，對全球氣候和生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生影響。如，在全球洋流循環(huán)系統(tǒng)的作用下，不斷變化的鹽度和溫度使得海水緩慢運動，從而讓赤道和兩極之間的海水得以循環(huán)往復(fù)，重新分布熱量。如果沒有海洋鹽度和溫度的驅(qū)動，全球氣候則可能走向極端。

由于鹽度在海洋動力學(xué)、氣候變化、水循環(huán)和海洋生物地球化學(xué)中具有關(guān)鍵作用。因為鹽度是全球氣候觀測系統(tǒng)中必需的氣候變量，鹽度探測也就變得尤為重要。

為什么要從太空觀測海洋鹽度？

據(jù)介紹，海洋鹽度是實時變化的，需要對其開展大范圍、長時間連續(xù)的監(jiān)測。相比于船基、岸基等傳統(tǒng)觀測手段，衛(wèi)星觀測具有更大的時間尺度和空間尺度，能夠覆蓋全球范圍。

為了對海洋動力現(xiàn)象和動力過程進行更精準(zhǔn)的監(jiān)測，2011年8月16日，我國發(fā)射了首顆海洋動力環(huán)境探測衛(wèi)星——海洋二號衛(wèi)星。隨后，海洋二號B星、C星、D星相繼發(fā)射。通過構(gòu)建首個海洋動力環(huán)境衛(wèi)星星座，我國實現(xiàn)了對全球海面高度、有效波高、海面風(fēng)場、海面溫度的全天時、全天候、高精度觀測，為世界各國提供了定量化的海洋遙感業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。其間，航天科技集團五院西安分院為海洋動力環(huán)境衛(wèi)星星座的四顆衛(wèi)星配備了微波輻射計分系統(tǒng)、微波散射計分系統(tǒng)和數(shù)傳分系統(tǒng)等關(guān)鍵有效載荷，為助力海洋強國建設(shè)作出了重要貢獻。

此次海洋鹽度探測衛(wèi)星的成功發(fā)射，填補了我國在星載海洋鹽度探測方面的空白，通過進一步完善我國自主海洋動力環(huán)境要素探測能力，有利于提升對海洋災(zāi)害的監(jiān)測和預(yù)防能力。

上天的衛(wèi)星如何觀海？

飛上天的衛(wèi)星是如何探測海洋鹽度的？萬物都有微波輻射信號，人們利用被動微波遙感技術(shù)可以探測到自然界的一切微波輻射信號。目前，這項技術(shù)是海洋鹽度遙感探測的唯一手段。但是，被動微波遙感探測面臨著海面要素變化影響以及地面射頻干擾等諸多干擾因素。

據(jù)悉，2009年及2011年，歐洲和美國分別發(fā)射了各自的海洋鹽度衛(wèi)星，但均未能完全滿足高精度的探測要求。2011年，西安分院創(chuàng)新性提出以綜合孔徑微波輻射計技術(shù)進行海洋鹽度探測。經(jīng)過13年的潛心鉆研，西安分院成功研制出綜合孔徑輻射計產(chǎn)品，在國際上首次應(yīng)用于海洋鹽度探測衛(wèi)星，可直接實現(xiàn)對觀測場景的寬幅成像，能滿足高精度的探測要求。

雙系統(tǒng)助力新星“看?！?br />
在海洋鹽度探測衛(wèi)星上，西安分院承擔(dān)研制的綜合孔徑輻射計分系統(tǒng)和相關(guān)載荷協(xié)同工作，能夠獲得高分辨率、高精度、高穩(wěn)定性的海洋鹽度探測信息，以及相應(yīng)的輔助要素信息，進而可有效提升海洋鹽度數(shù)據(jù)的精度。綜合孔徑輻射計分系統(tǒng)是我國首個采用二維綜合孔徑探測體制的星載微波輻射計，也是目前國際上最為復(fù)雜的綜合孔徑輻射計系統(tǒng)，其具備高分辨率、高靈敏、大幅寬以及多入射角觀測的優(yōu)點。

“海洋鹽度探測衛(wèi)星綜合孔徑輻射計上的接收機多達上百臺?！睋?jù)介紹，按照傳統(tǒng)的試驗方案，每一臺接收機都需要開展環(huán)境試驗，這對資源和成本都帶來了極大的挑戰(zhàn)。西安分院研制團隊將成本理念融入系統(tǒng)方案設(shè)計，克服重重困難，將上百個接收機集成為兩個子系統(tǒng)，僅需對子系統(tǒng)開展兩次試驗，便可以將原本需要開展6個月的工作縮短到1個月，成本縮減到原先的十分之一，成功實現(xiàn)了降本增效。

同時，西安分院為海洋鹽度探測衛(wèi)星配備了一款針對多載荷長期連續(xù)在軌工作應(yīng)用需求而升級的數(shù)傳分系統(tǒng)。它具有多載荷同時接入的功能，可以靈活配置載荷數(shù)量和傳輸速率，且具備自主健康診斷和處置能力。西安分院為其設(shè)計的數(shù)據(jù)處理器采用新型編程方案，可以適應(yīng)在軌長期連續(xù)工作的需求。綜合孔徑輻射計分系統(tǒng)和升級的數(shù)傳分系統(tǒng)，將為海洋鹽度探測衛(wèi)星持續(xù)提供探測及數(shù)傳服務(wù)。

衛(wèi)星俯瞰地球，海洋連通世界。海洋鹽度探測衛(wèi)星投用后，將為我國海洋、氣象、環(huán)境等領(lǐng)域提供重要的數(shù)據(jù)支撐。衛(wèi)星獲取的全球海洋鹽度信息，將在國際對地觀測體系中發(fā)揮重要作用。

文/西安報業(yè)全媒體記者 關(guān)穎  圖/受訪單位提供

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西安分院成功研制出綜合孔徑輻射計產(chǎn)品，在國際上首次應(yīng)用于海洋鹽度探測衛(wèi)星，可直接實現(xiàn)對觀測場景的寬幅成像，能滿足高精度的探測要求。

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