他们为我国首颗海洋盐度探测卫星装上“利器”

大家都晓得海水是咸的，那么在笼罩占地球面积70%的大陆里，差别地位的海水会一样咸吗？要答复这个成绩，最简略的方法就是用遥感卫星去“看”。但是，这件提及来简略的事，却困扰了科技界良多年。11月14日，我国首颗专门探测海水盐度的卫星胜利发射升空。当天清晨4点，作为大陆盐度探测卫星（以下简称盐度星）主主动微波探测仪的担任人，中国迷信院国度空间迷信核心（以下简称空间核心）研讨员刘浩携团队早早地到达发射现场。现场目击火箭升空之后，刘浩敏捷回到技巧区，盯着电脑屏幕表现的遥测数据。数据表现，主主动微波探测仪的反射面天线在入轨后未几逐渐开展到位。刘浩长舒一口吻：“成了！”他带着团队自立研制17年的新型载荷，总算从主意酿成了事实。?“未来咱们国度可能会须要这项技巧”大陆盐度的高下，会影响到海水的密度，进而驱动年夜洋环流。同时，它也能表现出寰球气象变更及寰球水轮回变更，是“自然的雨量计”。正因如斯，探测大陆盐度始终是国际迷信界的等待。大陆面积笼罩广，要想晓得寰球大陆盐度的时空散布情形，最便捷的方法是用遥感卫星。而遥感卫星的“眼睛”，就是能获取海面微波辐射亮温数据的微波辐射计。丈量大陆盐度的卫星对微波辐射计的请求极高。“舌头都尝不出来的轻微差异，卫星却要经由过程微波辐射计从天上分辨出来。假设卫星探测盐度的的精度要到达0.1个适用盐度尺度（psu），就相称于微波辐射计要能辨别1千克海水中含有35克盐仍是34.9克盐。”刘浩说。不只如斯，微波辐射计的观察还面对着风波、温度、空中微波旌旗灯号等烦扰。“起风时安静的海面就变得毛糙，海水的温度时辰变更，这些都市使海面的微波辐射不绝地变化。并且，空中的通讯雷达等旌旗灯号也会对辐射计发生烦扰。”刘浩说。正由于难度年夜，从全天下范畴来看，大陆盐度的遥感丈量技巧，多少乎都是大陆能源遥感丈量中最后一个被处理的技巧困难。“各人都是先处理大陆温度、海面风场、海面高度等遥感丈量技巧，最后斟酌怎样处理盐度的遥感探测成绩。”刘浩说。2006年，在欧洲空间局（ESA，简称欧空局）访学的刘浩深度懂得了欧空局正在研制的泥土水分跟大陆盐度卫星（SMOS）。彼时，SMOS团队正在攻关对盐度辐射敏感度最高的L波段辐射计。与此同时，美国也开启了L波段辐射计相干预研任务。那一刻，刘浩认识到“未来咱们国度可能会须要这项技巧，咱们得往前走一步”。2007年，刘浩回到空间核心，破即向中国迷信院提进项目请求。在中国迷信院的支撑下，他们以40万经费为基本，开端了“L波段干预式综合孔径辐射计”要害技巧研讨，目的是研制出能稳固、高精度探测出大陆盐度变更的辐射计。揭榜走出新道路刘浩对国度需要的预判是对的。2011年，国度相干部委开端构造大陆盐度探测载荷的事后研讨，宣布了“主主动结合探测盐度计事后研讨”名目申报指南（以下简称指南）。此时，欧洲于2009年发射的SMOS卫星没能到达预期的0.1psu的探测精度，美国在2011年发射的宝瓶座（Aquarius）卫星也存在空间辨别率及视场幅宽偏低的成绩。有了此前的技巧积聚，刘浩团队自动揭榜。在名目请求书中，他们具体剖析了西欧卫星的优毛病，提出了一种综合了两边长处又与二者皆不雷同的新技巧道路。SMOS卫星义务采取的是二维综合孔径辐射计技巧，用诸多的小型接受天线来替换传统的年夜孔径天线，经由过程小天线之间的两两组合干预丈量构成虚构的年夜天线口面，无需机器扫描就能取得高辨别率、宽视场成像。美国Aquarius则采取了绝对守旧的年夜孔径天线技巧体系，同时参加了同频段的自动遥感手腕，以校订海面毛糙度的影响。刘浩团队计划的辐射计将综合孔径技巧跟年夜孔径天线联合起来，在应用综合孔径技巧实现高辨别率、宽视场成像的同时，应用年夜孔径反射面保障了辐射计存在充足的辨别盐度变更的敏锐度，而且能够同时兼容多频主主动的探测。“这是一种全新的解题思绪，咱们信任能实现指南提出的目的。”刘浩说。2015年，依照计划思绪，刘浩团队顺遂冲破要害技巧，到达指南提出的技巧指标，做出道理样机。从表面看，与SMOS卫星探测器的“Y”字型、Aquarius卫星探测器的“年夜圆盘”都差别，盐度星的主主动微波探测仪就像是推土机上的“年夜铲子”。主动接受微波辐射旌旗灯号的馈源体系呈“一”字型排在“年夜铲子”斜下方，其上不只有对盐度辐射敏锐的L波段微波辐射计，另有对海表温度等辐射敏感的C、K波段微波辐射计，三种频段的接受器构成了综合孔径辐射计。不只如斯，与辐射计馈源平行排布的另有自动发射微波旌旗灯号、用于海面毛糙度校订的L波段数字波束构成散射计馈源，由此实现主主动探测技巧的联合。当道理样机实切实在地呈现在空间核心怀柔园区的年夜院里时，国度也有了对于盐度星的新计划。2015年，我国《国度平易近用空间基本设备中临时开展计划（2015-2025年）》（以下简称计划）中提到，要“翻新观察体系跟技巧，弥补高轨微波观察、激光丈量、重力丈量、干预丈量、大陆盐度探测、高精度年夜气身分探测等技巧空缺”，并将“大陆盐度探测”列为“遥感卫星科研义务”之一。看到计划的那一刻，刘浩晓得，贮备了这么多年的技巧，终于到了一显本领的时间。“咱们的载荷正飞着呢”2020年，盐度星正式批复破项。刘浩团队的技巧贮备失掉了评审专家的承认。也恰是从当时开端，刘浩亲身领会到航天义务与科研摸索之间的实质差别。科研摸索容许不断定性，但航天义务不可。“研制出道理样机后，咱们发明，作为一个idea（主意），它是可行的，然而，当它进入工程型号阶段，要做成实在载荷时，咱们必需保障全部细节都是断定的。”刘浩说。对刘浩团队来说，“全新的载荷”象征着“宏大的任务量”。他们跟卫星工程团队一同，把体系层面、分体系层面、单机层面等全部环节全体“掰碎”，一步步给出技巧正确无误的试验论据。“每个技巧环节不是我以为‘能够’就能够，咱们必需用一系列数据跟试验来验证。”刘浩说。仅辐射计的标定任务，就曾让他们搜索枯肠。他们计划的主主动微波探测仪，体系庞杂度前所未有的“高”——辐射计有3个频段、56个接受通道，散射计有10个收发通道。比拟而言，SMOS卫星只有单个频段、69个接受通道，Aquarius卫星也只有单个频段、3个辐射计接受通道跟3个散射计收发通道。“载荷在轨运转要想实现高稳固观察，就要每10毫秒对接受机做一次定标。”刘浩说，辐射计上计划了外部定标源，接受机须要在星上开关的把持下，不绝地切换状况，一会儿要接收定标源的标定，一会儿又要接受大陆盐度辐射，并且接受辐射旌旗灯号时还不克不及收到外部定标源的旌旗灯号烦扰。为了验证辐射计外部定标源跟定标体系的牢靠性跟稳固性，团队计划了专门用来测验定标体系的热真空定标实验体系。将除了反射面天线之外的全部载荷跟两个亮度温度差别的定标源放进了年夜型真空罐，而且为定标源加上滑动轨道。如许，定标源就能够滑动着为每一个辐射计馈源通道停止定标。全部载荷在真空罐模仿的实在在轨情况下稳固运转了半个月。刘浩带着团队24小时连轴转，终于赶在打算节点前实现了多项定标测试，获取了载荷发射在轨落后行数据处置所须要的定标参数。?11月14日凌晨，当刘浩目送盐度星升空时，工程研制进程中的一幕幕在他的脑海中闪烁。在发射场技巧区，他看着反射面一层层翻开，悬着的心终于放下了。当天，他给在欧空局任务的挚友、SMOS打算载荷总工程师曼努埃尔·马丁内拉（Manuel Martin-Neira）发了一封邮件：“中国盐度星发射胜利了！”曼努埃尔在复兴给刘浩的邮件中评估：“据我所知，主主动微波探测仪将是寰球第一个在轨运转的多频段干预式综合孔径微波辐射计。我为你们觉得自豪！”11月17日，主主动微波探测仪载荷正式开机。18日下传的数据表现，载荷任务稳固，原始数据品质精良。现在，刘浩团队正在放松时光停止载荷的在轨调试，估计2025年终夏向用户交付。天天，从空间核心怀柔园区回中关村的路上，刘浩时不断会透过通勤班车的车窗望向天空。他有了一类别样的感触：“天上，咱们的载荷正飞着呢！” 　　申明：新浪网独家稿件，未经受权制止转载。 -->