陆地生态系统碳监测卫星“句芒号”与上海首颗科普教育卫星成功发射！开启太空的对话…

8月4日11时08分，我国在太原卫星发射中心使用长征四号乙遥四十运载火箭，成功将陆地生态系统碳监测卫星以及搭载的交通四号卫星和闵行少年星顺利送入预定轨道，发射任务获得圆满成功。新华社发（郑斌 摄）
8月4日，陆地生态系统碳监测卫星“句芒号”在太原卫星发射中心由长征四号乙遥四十运载火箭成功发射。陆地生态系统碳监测卫星是我国首颗森林碳汇主被动联合观测的遥感卫星，能够实现对森林植被生物量、气溶胶分布、叶绿素荧光的高精度定量遥感测量。“句芒号”的升空，标志着我国碳汇监测进入遥感时代。此次发射也是自长征五号B运载火箭成功首飞以来，长征系列运载火箭在800多天内连续成功执行的第100次宇航发射任务，国家航天局负责“句芒号”卫星工程管理、重大事项组织协调、发射许可审批，航天科技集团五院、八院分别负责卫星系统和运载火箭系统抓总研制。尝试“跨界”：“身怀绝技”的“技能之星”句芒，是中国古代民间神话中的木神、春神，主管树木发芽生长，与祝融齐名，象征对自然环境的敬畏与责任。国家航天局公布的信息显示，“句芒号”卫星在轨运行后，可获取全球森林碳汇的多要素遥感信息，提高碳汇计量的效率和精度，转变传统的人工碳汇计量手段，为我国“碳达峰、碳中和”战略落实提供重要的遥感支撑。森林碳汇监测需要有高精度的植被数据作为支撑，为达到这一要求，研制团队尝试“跨界”，创新性地将天基测绘“激光雷达+光学相机”为代表的主被动联合观测手段应用到森林监测中。获取高精度的植被高度和面积信息是森林碳汇监测的关键，对应到卫星设计上，即对激光雷达和多光谱相机提出了高要求。为了让“句芒号”具备高精度森林碳汇监测能力，研制团队基于现有技术基础，从性能提升、配置方式、总体设计上做出创新突破，最终满足了森林碳汇监测的需求。航天科技集团五院遥感卫星总体部专家介绍，这种主被动联合观测模式，不仅充分发挥了激光雷达和多光谱相机的优势，同时还能利用激光校准多光谱相机精度。

“准、全、细、精”：碳汇监测的“专业之星”

植被高度、植被面积、叶绿素荧光和大气PM2.5含量是计算森林碳汇能力的核心数据。作为森林碳汇监测的“专业之星”，“句芒号”配置了多波束激光雷达、多角度多光谱相机、超光谱探测仪、多角度偏振成像仪等4种载荷支持获取以上数据，确保数据“准、全、细、精”。植被测高结果“准”。“句芒号”利用多波束激光雷达进行植被测高其实是一个抽样测量的过程，通过计算激光到树冠以及地面的时间差得出树木的高度，而卫星一次测量发射出激光的光束数量、频次决定着测量精度。为最大程度提升植被测高的数据精度，研制团队通过数据反演、仿真分析、应用测试，最终使植被测高精度大幅提升。获取植被面积“全”。为准确还原森林茂密程度，研制团队为卫星设计安装了5个多光谱相机，实现对地5角度立体观测。同时，为了避免植被阴、阳面光线影响，研制团队创新性提出月球定标方法，确保5角度成像光谱响应一致。实现这些能力后，5角度多光谱相机就能帮助“句芒号”绘制一幅“立体”植被分布图。叶绿素荧光探测“细”。叶绿素是植被光合作用的关键影响因素，叶绿素荧光高精度制图便是“句芒号”支撑高精度监测的重要环节。但叶绿素荧光的能量非常小，仅有约0.5%到2%以荧光的形式发射出来，为提升叶绿素光谱探测精细程度，科研人员为“句芒号”设计配置了超光谱探测仪，创新使用了光栅分光原理，能够探测到人眼所看不到的太阳光细微的明暗变化。大气校正数据“精”。为了去除大气对监测数据的影响，研制团队首先为“句芒号”专门配置了偏振成像仪，支持35个角度监测大气PM2.5含量，获取大气横向PM2.5含量信息。此外，研制团队还增配了大气激光雷达，用于获取大气纵向PM2.5含量信息。一横一纵就将数据结果由二维变成了三维立体信息，更加精准。

操控便捷：能自主规划任务的“智能之星”

“句芒号”载荷多、模式多，但其操控十分便捷，是一颗具备自主任务规划能力的“智能之星”。森林碳汇监测是“句芒号”的主要任务，除此之外，还可广泛应用于环保、测绘、气象、农业、减灾等领域，支撑作物评估、植物病虫害监测、灾害应急成像等工作。因此，“句芒号”任务繁多，工作模式复杂，研制团队既要考虑让卫星支持更多应用，还要考虑让卫星易用、好操控。为此，研制团队从硬件上保证各种载荷数据独立传递，从软件上让卫星“智能化”，根据设定的边界条件参数辨别海洋、陆地、光照条件，并以此自动规划任务探测流程，实现自主任务规划。

8月4日，“闵行少年星”搭载CZ-4B运载火箭，在太原卫星发射中心发射成功！

据悉，这是上海首颗科普教育卫星，其成功发射意味着青少年有机会在上海航天专业科研人员的带领下与太空“对话”，开展一场面向未来的天地一体化应用场景创新尝试。

目前，“闵行少年星”已进入既定轨道，太阳能帆板正常展开，卫星姿态稳定、遥测遥控及各项功能正常，卫星发射取得圆满成功,即将开展在轨测试工作。这颗卫星重43千克，由有效载荷、机热、综电测传、姿轨控、供配电等系统组成，搭载了闵行学子送给太空的礼物和“巡天”、“探地”载荷，不久之后，闵行全区青少年将以这颗卫星为起点，收集卫星从太空中传输下来的数据，系统性开展测控模拟、测控演练、卫星应用等一系列航天科普活动。

据了解，位于张江高新区闵行园的上海航天技术研究院作为我国运载火箭与应用卫星的主要研制基地之一，曾圆满完成22次载人航天工程任务和3次月面探测任务以及我国首次火星探测任务，从“神舟”问天，“嫦娥”揽月、“祝融”探火，“羲和”逐日、“天和”遨游，上海航天作为重要力量参与其中。上海航天在闵行得到了长足的发展，当地不少孩子的爸爸妈妈从事航天工作，青少年学生中普遍有着“学航天、爱航天、用航天”的文化基因和教育传统。

近年来，从区域优势出发，闵行区各所学校持续推进航天科普创新活动，通过“航天进校园”等系列活动在学生中普及航天知识，让航天梦想渐渐在孩子们心中生根、发芽，推动更多学生树立远大理想，立志参与到祖国的航天事业中去。
为响应上海市开展科普创新活动的号召，闵行区教育局与上海航天技术研究院共同制定了“航天科技少年强”计划，推动中小学生共同参与卫星设计、研制、搭载、发射等航天系列科普实践活动。“闵行少年星”（零碳小先锋）由闵行区教育局、上海航天空间技术有限公司及相关企业基于科普教育和科学试验联合研制。向太空发射一颗卫星，对于还在校园里的孩子们来说，似乎是个遥不可及的梦，但在有着航天基因的闵行已变成现实。2021年5月“闵行少年星”计划正式启动，由闵行区教育局与上海航天技术研究院携手，组织闵行区中小幼学生共同参与卫星设计、研制、搭载、发射等航天系列科学研究与工程实践，通过探星、创星、造星、亮星、发星、用星六个环节推进实施。

活动得到了闵行青少年的积极响应，从学生中征集到376条“太空天籁之声”、2285幅“太空创意画”、6116个卫星名称、544个卫星表面涂装方案、300余份卫星载荷方案……专家们从科学性、可行性和趣味性等角度综合评审后，选定4个载荷方案与部分学生声音、画作跟随卫星进入太空。

其中，包括一个“太空礼物”：上海交通大学附属实验小学学生曾榕雨的《上海非遗“石库门的奥秘”》被最终采纳。上海航天的起步是在外滩，石库门也是上海近代都市文明的象征，是中国共产党的初心之地和红色源头，代表着早期革命者忠于信仰、不屈不挠的奋斗精神。

一个“巡天”方案：北桥中学奚玥瑶同学的《月球自转与公转》被最终采纳。卫星发射之后，学生可以通过“闵行少年星”探测地月距离，并拍摄月相图片，直观地理解月球的自转与公转。

两个“探地”方案：星河湾校学生吕文渊的《基于微纳卫星系统的温室气体监测》和闵行中学学生戴昕妍的《通过卫星观察大气层二氧化碳的变化分析温室效应的程度》，积极响应国家关于实现碳达峰、碳中和重要目标的号召。搭载了“温室气体监测”载荷的卫星，可以让学生通过高光谱遥感对二氧化碳、甲烷等温室气体的排放源进行定量监测，从而实现对全球重点碳排放目标的定量监测。

“闵行少年星”的成功发射，是汇集学生创意的航天工程实践和示范性教育成果，不仅满足了青少年科普教育和开展科学研究的需求，同时也是结合科技研发成果进行工程化应用的大胆实践，其卫星搭载的高光谱温室气体成像仪源于学生创意，并创造于航天专家之手。

卫星在轨运行期间，学生可通过卫星测控站与卫星互动，接收并播放来自卫星传回的天籁童声和作品。“闵行少年星”还将从万里星河传输回相关数据，不仅用于分析温室效应的程度及成因，还将指导学生开展测控模拟、测控演练等航天科普活动。

“闵行少年星”的研制发射，真正实现了“天上有星、地面有站、进校有课、老师有教材、学生有课题”。据悉，下一步，闵行区将继续孵化航天教育强区和培育航天教育强校，开展培养未来航天人才的长远规划行动，激发越来越多的青少年立志科技高峰，为实现航天梦、中国梦贡献力量。

内容来源：新华社、上观新闻

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