揭秘環(huán)境衛(wèi)星——衛(wèi)星“天眼”，用一生守護(hù)美麗中國(guó)

從705公里以外的浩瀚太空俯瞰地球，東方“雄雞”正在變綠，東經(jīng)117°北緯42°一塊名叫塞罕壩的地方，從一片枯黃褶皺變?yōu)榱舜渚G綢帶。

“耳聰目明”的它不僅能監(jiān)測(cè)生態(tài)環(huán)境的變化，還能感知一條街、一個(gè)城、一座山的每一處改變。

它用“眼睛”“耳朵”等捕捉的信息通過(guò)畫面和信號(hào)等方式傳給地面接收站，應(yīng)用于生態(tài)環(huán)境等領(lǐng)域。

……

它就是生態(tài)環(huán)境衛(wèi)星。

2022年10月13日6時(shí)53分，在太原衛(wèi)星發(fā)射中心，使用長(zhǎng)征二號(hào)丙運(yùn)載火箭，成功將環(huán)境二號(hào)E星送入預(yù)定軌道，發(fā)射任務(wù)取得圓滿成功。至此，由生態(tài)環(huán)境部牽頭負(fù)責(zé)組織研制建設(shè)并在軌正常運(yùn)行的生態(tài)環(huán)境衛(wèi)星由5名“兄弟姐妹”組成，分別是“環(huán)境二號(hào)A、B、E星”“高光譜觀測(cè)衛(wèi)星”“大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)衛(wèi)星”。

它們從論證到立項(xiàng)，從設(shè)計(jì)到研發(fā)，從制造到發(fā)射，從載荷開(kāi)機(jī)到傳回?cái)?shù)據(jù)，從在軌測(cè)試到衛(wèi)星交付，走過(guò)的每一步都是從“0”到“1”的跨越，身上的每個(gè)零部件都充滿了故事，也助力生態(tài)環(huán)境行業(yè)定量遙感監(jiān)測(cè)服務(wù)能力實(shí)現(xiàn)跨越式提升，為我國(guó)實(shí)現(xiàn)減污降碳協(xié)同增效、建設(shè)美麗中國(guó)的目標(biāo)提供了有力支撐。

舉足輕重

綠水逶迤，青山相向，草木繁盛，花鳥為鄰，推窗可見(jiàn)綠，白天抬頭有藍(lán)天白云，夜晚能望見(jiàn)繁星閃爍，這般的田園詩(shī)意，凝聚著人們對(duì)綠色美好生活的共同向往和追求。

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，環(huán)境問(wèn)題越來(lái)越受到人們的關(guān)注，環(huán)境監(jiān)測(cè)的任務(wù)越來(lái)越重，要求越來(lái)越高。在監(jiān)測(cè)尺度上，不僅要關(guān)注區(qū)域尺度的環(huán)境變化和生態(tài)變化，還要關(guān)注全球尺度的氣候變化；在監(jiān)測(cè)內(nèi)容上，監(jiān)測(cè)的要素也越來(lái)越多。

那么，如何綜合監(jiān)測(cè)我國(guó)生態(tài)環(huán)境，讓“綠水青山”不被破壞，人與自然和諧共生？衛(wèi)星遙感技術(shù)發(fā)揮了舉足輕重的作用。

作為新時(shí)期生態(tài)環(huán)境保護(hù)的新型監(jiān)測(cè)手段，衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)將大幅提高我國(guó)生態(tài)環(huán)境保護(hù)的治理能力。

采訪中，生態(tài)環(huán)境部衛(wèi)星環(huán)境應(yīng)用中心生態(tài)環(huán)境空間數(shù)據(jù)中心副主任兼生態(tài)環(huán)境衛(wèi)星發(fā)展研究所所長(zhǎng)游代安告訴《環(huán)境經(jīng)濟(jì)》，目前，全球空間基礎(chǔ)設(shè)施已進(jìn)入體系化發(fā)展和全球化服務(wù)的新階段，衛(wèi)星遙感已向地球整體觀測(cè)和多星組網(wǎng)協(xié)同觀測(cè)方向發(fā)展，逐步形成立體、多維、高中低分辨率結(jié)合的全球綜合觀測(cè)能力。

高光譜觀測(cè)衛(wèi)星發(fā)射點(diǎn)火瞬間圖片。由滕佳華提供

游代安向記者進(jìn)一步解釋稱，衛(wèi)星遙感具備觀測(cè)范圍大、時(shí)效性高、可定量化等優(yōu)勢(shì)，在生態(tài)環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。

據(jù)悉，生態(tài)環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)具有宏觀、快速、定量、準(zhǔn)確等特點(diǎn)，經(jīng)過(guò)50多年的快速發(fā)展，已經(jīng)從可見(jiàn)光發(fā)展到全譜段、從傳統(tǒng)的光學(xué)成像演變?yōu)楣鈱W(xué)和微波結(jié)合、主動(dòng)與被動(dòng)協(xié)同的綜合觀測(cè)技術(shù)，空間、光譜、輻射、時(shí)間分辨率持續(xù)提升，依靠大范圍、全天候、全天時(shí)、周期性監(jiān)測(cè)全球環(huán)境變化的巨大優(yōu)勢(shì)，已成為監(jiān)測(cè)宏觀生態(tài)環(huán)境動(dòng)態(tài)變化最可行、最有效的技術(shù)手段。

近年來(lái)，我國(guó)生態(tài)環(huán)境衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)能力穩(wěn)步增強(qiáng)，在軌的生態(tài)環(huán)境衛(wèi)星在大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)、水生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)、自然生態(tài)監(jiān)測(cè)等方面具備了較強(qiáng)的遙感監(jiān)測(cè)能力，國(guó)產(chǎn)化衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)替代率已達(dá)90%以上，有效解決對(duì)國(guó)外遙感數(shù)據(jù)的依賴，在生態(tài)環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。

與此同時(shí)，游代安對(duì)當(dāng)前我國(guó)生態(tài)環(huán)境衛(wèi)星監(jiān)測(cè)能力和應(yīng)用有著清晰的認(rèn)知。“目前，為了更好地滿足我國(guó)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)需求，支撐生態(tài)文明建設(shè)、深入打好污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)等國(guó)家戰(zhàn)略，建立我國(guó)自主可控的生態(tài)環(huán)境衛(wèi)星體系迫在眉睫。”

誕生之路

衛(wèi)星的外形酷似一只展翅的大鳥，翱翔于天際。衛(wèi)星的出生是由許多零部件組成一個(gè)完整的衛(wèi)星的過(guò)程。

生態(tài)環(huán)境部衛(wèi)星環(huán)境應(yīng)用中心工程師滕佳華告訴記者，衛(wèi)星工程一般由衛(wèi)星系統(tǒng)、運(yùn)載火箭系統(tǒng)、發(fā)射場(chǎng)系統(tǒng)、測(cè)控系統(tǒng)、地面系統(tǒng)和應(yīng)用系統(tǒng)等六大系統(tǒng)組成，一顆生態(tài)環(huán)境衛(wèi)星的誕生需要經(jīng)歷立項(xiàng)論證、方案、初樣（科研星）、正樣、在軌測(cè)試評(píng)價(jià)與交付運(yùn)行等階段。

圖片由滕佳華提供。

在需求轉(zhuǎn)化為衛(wèi)星“零部件”的過(guò)程中，需要用戶部門提出衛(wèi)星監(jiān)測(cè)的所有使用需求，對(duì)需求進(jìn)行分類，梳理出探測(cè)要素種類以及衛(wèi)星探測(cè)指標(biāo)需求。

隨后，衛(wèi)星研制部門根據(jù)用戶使用需求，設(shè)計(jì)適用的衛(wèi)星軌道，提出相應(yīng)的探測(cè)手段和有效載荷，并根據(jù)所搭載有效載荷的體積、重量、功耗等情況，選擇合適的衛(wèi)星平臺(tái)，形成衛(wèi)星總體設(shè)計(jì)方案，根據(jù)方案開(kāi)展“零部件”的研制建設(shè)。

游代安告訴記者，生態(tài)環(huán)境衛(wèi)星研發(fā)好后，就會(huì)運(yùn)送到衛(wèi)星發(fā)射基地。

圖片由滕佳華提供。

隨后，發(fā)射生態(tài)環(huán)境衛(wèi)星的運(yùn)載火箭也同步到發(fā)射基地，生態(tài)環(huán)境衛(wèi)星在基地測(cè)試完成后會(huì)與火箭進(jìn)行對(duì)接，形成星箭組合體。經(jīng)過(guò)專家評(píng)審，認(rèn)為具備發(fā)射條件后，火箭和衛(wèi)星一起轉(zhuǎn)運(yùn)到指定的發(fā)射工位，隨著5、4、3、2、1倒計(jì)時(shí)，“點(diǎn)火”！一聲令下，塔架上的火箭便在巨大的火焰中騰空而起，搭載著生態(tài)環(huán)境衛(wèi)星直奔蒼穹。

經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，它們抵達(dá)預(yù)定入軌點(diǎn)后，衛(wèi)星和火箭分離，隨后，生態(tài)環(huán)境衛(wèi)星經(jīng)過(guò)一系列控制和測(cè)試工作，就可以開(kāi)始正常的工作。

“一顆生態(tài)環(huán)境衛(wèi)星從立項(xiàng)論證到回傳數(shù)據(jù)，整個(gè)過(guò)程一般需要6~8年的時(shí)間，它就如同養(yǎng)育自己的孩子一樣，從嗷嗷待哺的嬰兒到意氣風(fēng)發(fā)的青年，看著它成功入軌運(yùn)行后，這種心情可以說(shuō)五味雜陳，既充滿不舍又深感自豪和欣慰吧?！庇未哺锌馈?/p>

特殊之處

我國(guó)民用衛(wèi)星目前可分為四大體系——分別是氣象衛(wèi)星、資源衛(wèi)星、海洋衛(wèi)星和環(huán)境衛(wèi)星。相比于其他系列，環(huán)境衛(wèi)星雖起步較晚，但發(fā)展較快。

2008年環(huán)境一號(hào)A、B星成功發(fā)射，到2012年環(huán)境一號(hào)C星發(fā)射上天，環(huán)境一號(hào)A、B、C三顆小衛(wèi)星并組網(wǎng)運(yùn)行，建成了環(huán)境一號(hào)衛(wèi)星環(huán)境應(yīng)用系統(tǒng)，初步實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)化運(yùn)行，標(biāo)志著我國(guó)的環(huán)境監(jiān)測(cè)有了“天眼”相助。

2020年9月，環(huán)境二號(hào)A、B星一箭雙星發(fā)射成功，接替已在軌服役12年的環(huán)境減災(zāi)一號(hào)A、B衛(wèi)星，繼續(xù)服務(wù)國(guó)家生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作的重大應(yīng)用需求。

2021年9月，高光譜觀測(cè)衛(wèi)星成功發(fā)射，其在軌運(yùn)行有效填補(bǔ)了我國(guó)高光譜衛(wèi)星遙感觀測(cè)的空白，大幅提升了高光譜遙感觀測(cè)數(shù)據(jù)的國(guó)產(chǎn)化率，標(biāo)志著我國(guó)高光譜衛(wèi)星遙感在生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域初步實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)化應(yīng)用。衛(wèi)星能夠?qū)﹃懕砼c大氣環(huán)境進(jìn)行綜合監(jiān)測(cè)，為我國(guó)生態(tài)環(huán)境保護(hù)主體業(yè)務(wù)提供高光譜衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)保障。

2022年4月16日，大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)衛(wèi)星被成功送入預(yù)定軌道，與“高光譜觀測(cè)衛(wèi)星”實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)運(yùn)行，進(jìn)一步增加了我國(guó)大氣環(huán)境的遙感觀測(cè)頻次，提高了重訪能力和全球覆蓋能力，大幅提升我國(guó)在生態(tài)環(huán)境、氣象和農(nóng)業(yè)等多領(lǐng)域的定量遙感服務(wù)能力，有效解決對(duì)外國(guó)遙感數(shù)據(jù)的依賴，對(duì)促進(jìn)生態(tài)環(huán)境保護(hù)等意義重大。

與此同時(shí)，游代安說(shuō)，開(kāi)展生態(tài)環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)工作，生態(tài)環(huán)境衛(wèi)星是當(dāng)仁不讓的主力軍，但國(guó)內(nèi)其他高分、風(fēng)云、資源、海洋等系列衛(wèi)星，甚至國(guó)外的哨兵、陸地資源、葵花等系列衛(wèi)星，也是重要的數(shù)據(jù)源，只有各類數(shù)據(jù)協(xié)同使用，才能有效支撐生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作的實(shí)際需要。

那么，相比于其他系列的衛(wèi)星，生態(tài)環(huán)境衛(wèi)星究竟有何特殊之處？

對(duì)此，游代安詳細(xì)地向記者介紹道，一是生態(tài)環(huán)境衛(wèi)星探測(cè)要素多，從天－地－海，大氣、陸地、海洋均要觀測(cè)，對(duì)綜合觀測(cè)要求比較高。

二是定量化要求高，不但需要觀測(cè)目標(biāo)的幾何定量信息，對(duì)目標(biāo)成分信息（輻射定量）的獲取能力要求更高，就是不但要“看得見(jiàn)”，還要“分的清”，因此對(duì)輻射精度、光譜分辨能力均有較高的要求。

三是時(shí)效性要求高，特別是在中央生態(tài)環(huán)境保護(hù)督察、生態(tài)環(huán)境執(zhí)法及環(huán)境應(yīng)急監(jiān)測(cè)等業(yè)務(wù)應(yīng)用中，需要快速獲取監(jiān)測(cè)區(qū)域有效數(shù)據(jù)，快速響應(yīng)監(jiān)測(cè)任務(wù)需求。

多項(xiàng)載荷

對(duì)很多人而言，衛(wèi)星實(shí)屬“高大上”，且一直比較神秘。游代安告訴記者，其實(shí)并非如此，衛(wèi)星是一個(gè)很“笨”的東西，只能在設(shè)計(jì)人員給它提前設(shè)計(jì)好的固定軌道上繞著地球轉(zhuǎn)，也不完全是“高科技”。實(shí)際上，衛(wèi)星那些看似“高大上”的功能主要依靠其所搭載的探測(cè)儀器（有效載荷）來(lái)實(shí)現(xiàn)。

環(huán)境二號(hào)A、B衛(wèi)星具備強(qiáng)大的多光譜、高光譜、紅外等對(duì)地遙感成像能力及大氣同步探測(cè)能力，其搭載了4類光學(xué)載荷，包括16米光學(xué)相機(jī)、高光譜成像儀、紅外相機(jī)、大氣校正儀。其中，16米光學(xué)相機(jī)由四臺(tái)可見(jiàn)光CCD相機(jī)組成，通過(guò)視場(chǎng)拼接可提供幅寬為800公里的多光譜圖像；高光譜成像儀幅寬為96千米，可實(shí)現(xiàn)200多個(gè)譜段的對(duì)地觀測(cè)，相當(dāng)于利用不同的光譜段同時(shí)為地表拍攝200多張照片；紅外相機(jī)幅寬為720千米，可實(shí)現(xiàn)近紅外、短波紅外、中紅外、熱紅外等多譜段紅外成像；大氣校正儀可在軌同步獲取與16米光學(xué)相機(jī)同視場(chǎng)的大氣多譜段信息，用于輔助16米數(shù)據(jù)后續(xù)處理的大氣輻射校正。

高光譜觀測(cè)衛(wèi)星在同一顆衛(wèi)星上實(shí)現(xiàn)了高光譜、全譜段、偏振、多角度、耀斑等多種觀測(cè)數(shù)據(jù)的融合應(yīng)用，最高成像光譜分辨率達(dá)2.5納米，幅寬60千米；最高大氣探測(cè)光譜分辨率達(dá)0.03納米，偏振探測(cè)精度優(yōu)于0.5%，觀測(cè)角度達(dá)15個(gè)，綜合性能指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

高光譜觀測(cè)衛(wèi)星共裝載了7臺(tái)探測(cè)儀器，覆蓋了從紫外到長(zhǎng)波紅外譜段，融合了成像技術(shù)和高光譜探測(cè)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)空間信息、光譜信息和輻射信息的綜合觀測(cè)。

“小小的‘身軀’上，集成了兩臺(tái)陸表成像儀與五臺(tái)大氣成分探測(cè)儀，讓這顆衛(wèi)星成為當(dāng)之無(wú)愧的‘多面手’。”滕佳華感慨道。

兩臺(tái)陸表成像儀——可見(jiàn)短波紅外高光譜相機(jī)（AHSI）和全譜段光譜成像儀（VIMI），可以高精度監(jiān)測(cè)陸地和水體環(huán)境要素，包括水體污染物濃度、水體熱污染、城市熱島、生物多樣性等，可用于自然生態(tài)監(jiān)測(cè)、重點(diǎn)湖庫(kù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)、礦產(chǎn)資源勘查、城市熱島效應(yīng)監(jiān)測(cè)、災(zāi)情風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)、典型冰川群及背景積雪監(jiān)測(cè)、農(nóng)業(yè)和林業(yè)精細(xì)遙感等方面，為我國(guó)生態(tài)保護(hù)紅線監(jiān)管，碧水保衛(wèi)戰(zhàn)、凈土保衛(wèi)戰(zhàn)提供有力保障。

五臺(tái)大氣成分探測(cè)儀中，大氣氣溶膠多角度偏振探測(cè)儀、高精度偏振掃描儀和吸收性氣溶膠探測(cè)儀均為大氣氣溶膠探測(cè)儀，可用于PM2.5、霧霾監(jiān)測(cè)，助力打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)。大氣痕量氣體差分吸收光譜儀和大氣主要溫室氣體監(jiān)測(cè)儀入軌后將成為唯一可用的高光譜污染氣體和溫室氣體監(jiān)測(cè)載荷。大氣痕量氣體差分吸收光譜儀具備0.5納米的紫外高光譜探測(cè)手段，可每日監(jiān)測(cè)全球污染氣體情況，服務(wù)我國(guó)“大氣污染防治”及“臭氧和PM2.5協(xié)同探測(cè)”工作。大氣主要溫室氣體監(jiān)測(cè)儀可實(shí)現(xiàn)1~4ppm的二氧化碳探測(cè)和20ppb的甲烷探測(cè)，讓碳排放無(wú)所遁形。

“簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，高光譜觀測(cè)衛(wèi)星會(huì)看得細(xì)節(jié)更豐富、成分更精確，功能更強(qiáng)大，時(shí)間效率更高、空間覆蓋更廣，觀測(cè)數(shù)據(jù)也更準(zhǔn)確?！庇未哺嬖V記者，無(wú)論是秸稈焚燒、違規(guī)排放，還是地表破壞、海面溢油等環(huán)境問(wèn)題，都逃不過(guò)它的“火眼金睛”。

大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)衛(wèi)星設(shè)計(jì)運(yùn)行于705公里的太陽(yáng)同步軌道，星上配置了大氣探測(cè)激光雷達(dá)、高精度偏振掃描儀、多角度偏振成像儀、紫外高光譜大氣成分探測(cè)儀、寬幅成像光譜儀等5臺(tái)遙感儀器。

對(duì)于搭載的遙感儀器，游代安形象舉例道，相當(dāng)于五個(gè)乘客拼了個(gè)“太空專車”，他們每個(gè)人手持各種測(cè)量?jī)x器，對(duì)大氣細(xì)顆粒物、溫室氣體、氣態(tài)污染物、云和氣溶膠等大氣環(huán)境以及水環(huán)境等生態(tài)環(huán)境要素進(jìn)行連續(xù)、動(dòng)態(tài)的綜合監(jiān)測(cè)。

圖片由滕佳華提供。

“特別是大氣探測(cè)激光雷達(dá)這位‘貴客’，對(duì)專車司機(jī)的駕駛技術(shù)提出了很高的要求?！鄙鷳B(tài)環(huán)境部衛(wèi)星環(huán)境應(yīng)用中心衛(wèi)星工程領(lǐng)域首席專家劉思含表示，大氣探測(cè)激光雷達(dá)在工作時(shí)，實(shí)時(shí)對(duì)地發(fā)射不同波段的激光，并接收激光的回波信號(hào)，通過(guò)對(duì)接收到的回波信號(hào)，反演全球大氣中的二氧化碳柱濃度信息以及云和氣溶膠的垂直分布信息，更重要的是可以實(shí)現(xiàn)全球大氣二氧化碳柱濃度的高精度探測(cè)。

劉思含進(jìn)一步解釋道，傳統(tǒng)的被動(dòng)遙感衛(wèi)星進(jìn)行CO2探測(cè)精度一般在2~4ppm，且只能在白天進(jìn)行觀測(cè)，同時(shí)受云和氣溶膠影響較大，數(shù)據(jù)有效率一般在10%左右，而主動(dòng)激光手段可以實(shí)現(xiàn)全天時(shí)探測(cè)，且激光光斑相對(duì)較小，可以穿過(guò)薄云碎云，受氣溶膠影響較小，數(shù)據(jù)有效率能夠達(dá)到60%左右，探測(cè)精度達(dá)到優(yōu)于1ppm。

“利用上述變化特征可以非常敏銳地捕捉大氣中這些成分的變化，大氣探測(cè)激光雷達(dá)不受白天黑夜影響，可以全天候觀測(cè)，因此可謂是一個(gè)兢兢業(yè)業(yè)的‘勞?！?；同時(shí)，也不受緯度帶的影響，進(jìn)行全球觀測(cè)，獲取更多有效的二氧化碳高精度觀測(cè)數(shù)據(jù)?！眲⑺己f(shuō)。

不難看出，生態(tài)環(huán)境保護(hù)的視角沒(méi)有局限于目之所及的山河、湖泊、海洋。從無(wú)到有再到追求高品質(zhì)發(fā)展，我國(guó)生態(tài)環(huán)境衛(wèi)星技術(shù)研究也在向著高觀測(cè)能力、高數(shù)據(jù)質(zhì)量的方向發(fā)展。

任務(wù)不同

抬頭遙望，天上眾多的生態(tài)環(huán)境衛(wèi)星，它們的功能會(huì)不會(huì)重復(fù)呢？

“每顆衛(wèi)星肩負(fù)的主要任務(wù)都各不相同”。游代安告訴記者，衛(wèi)星不怕多，在軌越多，一方面可實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)運(yùn)行，大幅提升數(shù)據(jù)獲取和覆蓋能力，提高重訪性能，另一方面不同衛(wèi)星也可以起到互補(bǔ)的作用。

游代安進(jìn)一步解釋說(shuō)，“環(huán)境二號(hào)A、B、E三顆衛(wèi)星，圖像數(shù)據(jù)廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)監(jiān)察等方面，對(duì)生態(tài)環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)能力的提升極為重要?！?/p>

在大氣環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)方面，可針對(duì)秸稈焚燒和沙塵污染進(jìn)行遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)大氣環(huán)境污染的遙感精細(xì)化監(jiān)測(cè)應(yīng)用，為大氣污染防治以及空氣環(huán)境質(zhì)量預(yù)警預(yù)報(bào)提供技術(shù)支持。

在水環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)方面，可對(duì)葉綠素a、懸浮物等水質(zhì)參數(shù)，溢油、赤潮等近海環(huán)境事件，核電廠、火電廠溫排水等水體熱污染開(kāi)展動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。

在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)方面，可為生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)與評(píng)估、生態(tài)環(huán)境關(guān)鍵參數(shù)生產(chǎn)、自然保護(hù)地綜合監(jiān)管、礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)監(jiān)測(cè)評(píng)估和城市群生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)等生態(tài)管理核心業(yè)務(wù)提供重要數(shù)據(jù)支撐，實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境信息提取、分析和綜合應(yīng)用的業(yè)務(wù)化運(yùn)行。

同樣，高光譜觀測(cè)衛(wèi)星也在為大氣、水、自然生態(tài)等監(jiān)測(cè)方面提供重要數(shù)據(jù)支持，但與環(huán)境二號(hào)A、B兩顆衛(wèi)星仍存在不同之處。

游代安詳細(xì)地介紹，高光譜觀測(cè)衛(wèi)星在大氣環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)方面，可對(duì)細(xì)顆粒物、沙塵、污染氣體、溫室氣體等進(jìn)行遙感監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)大氣環(huán)境污染的精細(xì)化遙感監(jiān)測(cè)應(yīng)用，為大氣污染防治以及空氣環(huán)境質(zhì)量預(yù)警預(yù)報(bào)提供技術(shù)支持，并可助力“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。

在水環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)方面，可對(duì)水體葉綠素a、懸浮物、透明度、水體富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)、水溫等開(kāi)展動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。

在自然生態(tài)監(jiān)測(cè)方面，可為生態(tài)保護(hù)紅線、自然保護(hù)地、城市生態(tài)環(huán)境、礦山環(huán)境開(kāi)發(fā)、生物多樣性等監(jiān)測(cè)提供重要數(shù)據(jù)支撐。

值得一提的是，在生物多樣性監(jiān)測(cè)方面，高光譜觀測(cè)衛(wèi)星可發(fā)揮舉足輕重的作用。這主要體現(xiàn)在對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和物種生境狀況等方面的精細(xì)化監(jiān)測(cè)。與之前的多光譜衛(wèi)星相比，這顆衛(wèi)星上所獲取的高光譜和全譜段信息，可以提升生態(tài)系統(tǒng)類型、重要物種生境或棲息地的分布和健康狀況的識(shí)別精度。

以大熊貓為例，借助這顆衛(wèi)星，可以觀測(cè)到大熊貓的生存環(huán)境如何，如竹子的種類、水熱及營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)等。

此外，說(shuō)到前不久發(fā)射成功的大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)衛(wèi)星，游代安開(kāi)心地告訴記者衛(wèi)星平臺(tái)及各遙感儀器均工作正常，目前還處于在軌測(cè)試階段，但已獲取了大量高精度遙感數(shù)據(jù)，生成了大批高精度應(yīng)用產(chǎn)品。

針對(duì)全球碳監(jiān)測(cè)，大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)了三個(gè)國(guó)際首次，首次獲取了精度優(yōu)于1ppm的全球CO2柱濃度數(shù)據(jù)，首次獲取了夜間的全球CO2柱濃度數(shù)據(jù)，獲取南北兩極的CO2柱濃度數(shù)據(jù)，有效數(shù)據(jù)率達(dá)到60%（被動(dòng)一般在10%左右），通過(guò)其他衛(wèi)星和地面站點(diǎn)進(jìn)行了交叉比對(duì)，應(yīng)用效果達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平。

大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)衛(wèi)星還可以在短周期內(nèi)獲取歐美等國(guó)外重點(diǎn)區(qū)域的CO2柱濃度數(shù)據(jù)，有助于我國(guó)掌握碳外交主動(dòng)權(quán)和話語(yǔ)權(quán)，這在地面監(jiān)測(cè)我們是做不到的。針對(duì)大氣污染監(jiān)測(cè)，大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)衛(wèi)星國(guó)際首次獲取了全球高精度氣溶膠廓線數(shù)據(jù)，國(guó)際首次通過(guò)主被動(dòng)遙感手段結(jié)合獲取了近地面細(xì)顆粒物質(zhì)量濃度數(shù)據(jù)，為我國(guó)大氣污染治理提供了高精度遙感數(shù)據(jù)支撐。

通過(guò)多星的組網(wǎng)協(xié)同使用，生態(tài)環(huán)境衛(wèi)星在軌應(yīng)用后顯著提升了我國(guó)大氣環(huán)境綜合監(jiān)測(cè)、全球氣候變化等應(yīng)用能力，對(duì)提高生態(tài)環(huán)境衛(wèi)星資源綜合應(yīng)用效能、促進(jìn)生態(tài)環(huán)境保護(hù)事業(yè)意義重大。

一圖覽盡

江蘇省徐州市賈汪區(qū)，曾經(jīng)“一城煤灰半城土”，如今“一城青山半城湖”。衛(wèi)星記錄了賈汪區(qū)10多年來(lái)生態(tài)環(huán)境的改變：為荒山和廢舊宕口披上了新綠，有效改善了生態(tài)環(huán)境，消除了地質(zhì)災(zāi)害隱患；大洞山石頭縫里種下的小樹苗已生長(zhǎng)成林，成為市民追逐的綠色氧吧……這些改變處處洋溢著自然生態(tài)之美。

“拍照體檢”就是生態(tài)環(huán)境衛(wèi)星的重要工作之一。滕佳華告訴記者，生態(tài)環(huán)境衛(wèi)星的工作方式有兩種。

一是連續(xù)觀測(cè)模式，衛(wèi)星在軌運(yùn)行時(shí)，各遙感儀器一直連續(xù)工作，被動(dòng)可見(jiàn)光載荷根據(jù)星下點(diǎn)白天黑夜自行切換觀測(cè)/待機(jī)，主動(dòng)激光與紅外載荷連續(xù)不間斷觀測(cè)，衛(wèi)星將所有觀測(cè)數(shù)據(jù)傳回地面，這種工作方式一般適用于大氣觀測(cè)，具有全球觀測(cè)能力。

二是定制觀測(cè)模式，用戶制定觀測(cè)任務(wù)（包括觀測(cè)時(shí)間與觀測(cè)區(qū)域），由地面上注指令給衛(wèi)星，衛(wèi)星收到指令后待軌道運(yùn)行到相應(yīng)位置時(shí)開(kāi)始執(zhí)行觀測(cè)任務(wù)，獲取任務(wù)區(qū)域的遙感數(shù)據(jù)，傳回地面，這種方式一般適用于地表觀測(cè)，主要針對(duì)我國(guó)區(qū)域。

它們距離我們?nèi)绱诉b遠(yuǎn)，能將地面上的物體全部分辨清晰嗎？游代安解釋道，衛(wèi)星數(shù)據(jù)其實(shí)是通過(guò)衛(wèi)星上的數(shù)傳天線，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)叫l(wèi)星地面接收站的數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)輻射處理、幾何校正等處理流程后，生成1~2級(jí)初級(jí)數(shù)據(jù)產(chǎn)品，最后再傳輸給應(yīng)用系統(tǒng)，用于生產(chǎn)高級(jí)專題和應(yīng)用產(chǎn)品。

“地球上不同的元素及其化合物都有自己獨(dú)特的光譜特征，光譜因此被視為辨別物質(zhì)的‘指紋’，是用來(lái)分析不同物體特征重要的‘身份證’?！彪讶A說(shuō)，如高光譜相機(jī)，能夠更精細(xì)地探測(cè)地表物體的光譜特性，識(shí)別物體的特征。

以某處種植了一片小麥為例，根據(jù)以往的生態(tài)環(huán)境衛(wèi)星拍攝的圖片，專業(yè)人員可以反演出該處是農(nóng)作物種植地塊，卻無(wú)法辨別種植的是小麥還是水稻。但借助高光譜觀測(cè)衛(wèi)星探測(cè)到的光譜信息，專業(yè)人員可以很快確定種植的農(nóng)作物種類。

游代安告訴記者，生態(tài)環(huán)境衛(wèi)星在軌運(yùn)行會(huì)獲取海量的數(shù)據(jù)。這就需要技術(shù)人員首先對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行模型反演，通過(guò)反演算法進(jìn)行計(jì)算分析后生產(chǎn)應(yīng)用產(chǎn)品，得出結(jié)果，服務(wù)于各項(xiàng)工作生活。

“打個(gè)比方說(shuō)，我們通過(guò)衛(wèi)星遙感獲得的數(shù)據(jù)就像是食材，各用戶開(kāi)發(fā)出的具體應(yīng)用產(chǎn)品就像是菜肴。只有把‘菜’做好了，才能體現(xiàn)出這些‘食材’的價(jià)值?！庇未舱f(shuō)。

不得不令人感慨，“一圖在手，要素全知”。千里之外的“凝視”，采集大量生態(tài)環(huán)境信息，覽盡祖國(guó)大好河山。

絢爛綻放

衛(wèi)星是有壽命的，一般只有數(shù)年，在燃料耗盡后便會(huì)“壽終正寢”。

當(dāng)前，在軌正常運(yùn)行的生態(tài)環(huán)境衛(wèi)星“兄弟姐妹”的壽命各不相同。環(huán)境二號(hào)A、B星采用了太陽(yáng)同步回歸軌道，兩顆衛(wèi)星技術(shù)狀態(tài)相同，設(shè)計(jì)壽命為5年。高光譜觀測(cè)衛(wèi)星、大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)衛(wèi)星、環(huán)境二號(hào)E星設(shè)計(jì)壽命為８年，屬于三顆“長(zhǎng)壽衛(wèi)星”。

生態(tài)環(huán)境衛(wèi)星在軌道上繞著地球運(yùn)行，每天都要經(jīng)歷十余次高、低溫變化和空間輻照影響，這對(duì)衛(wèi)星使用壽命是一個(gè)極大的考驗(yàn)。

據(jù)悉，“長(zhǎng)壽命”要求衛(wèi)星在空間環(huán)境效應(yīng)、活動(dòng)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)、消耗性原料等方面采用高可靠設(shè)計(jì)。為掌握高軌遙感衛(wèi)星的“長(zhǎng)壽基因”，研制人員潛心鉆研，全方位助推生態(tài)環(huán)境衛(wèi)星兄弟“延年益壽”。

以高光譜觀測(cè)衛(wèi)星為例，科研人員在繼承已有成熟設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上，針對(duì)各壽命薄弱環(huán)節(jié)開(kāi)展了方案優(yōu)化設(shè)計(jì)，采取改進(jìn)措施，加嚴(yán)產(chǎn)品過(guò)程測(cè)試和控制，并開(kāi)展了高溫加速壽命試驗(yàn)等工作，在+55℃高溫條件下累計(jì)加電時(shí)間超過(guò)4000小時(shí)，其等效在軌壽命可以長(zhǎng)達(dá)10年以上。

生態(tài)環(huán)境衛(wèi)星在完成了工作任務(wù)、壽命到期后，它們都去了哪兒呢？游代安告訴記者，為了使寶貴的軌道資源以及對(duì)其他在軌正常工作和未來(lái)發(fā)射的航天器造成威脅，衛(wèi)星壽命到期后，可進(jìn)行退役處置或者離軌處理。

就離軌處理，游代安進(jìn)一步解釋說(shuō)：“生態(tài)環(huán)境衛(wèi)星的壽命到了末期時(shí)，按照國(guó)際上的公約，就要降低軌道，隨著系統(tǒng)的老化，軌道越降越低，慢慢在某個(gè)時(shí)間將自行墜落。墜落時(shí)可能會(huì)進(jìn)入大氣層焚燒殆盡。”

“高天浩宇牧星辰，分光辨物覽無(wú)痕?！鄙鷳B(tài)環(huán)境衛(wèi)星終其一生，為落實(shí)“精準(zhǔn)治污、科學(xué)治污、依法治污”，支撐深入打好污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)、實(shí)現(xiàn)減污降碳協(xié)同增效做出了重大貢獻(xiàn)。