我们为什么要发射自己的碳卫星

我们为什么要发射自己的碳卫星

摘要: 地球上空的碳卫星“家族”又会添新成员——中国将发射国内首颗全球二氧化碳监测科学实验卫星

不久，继美、日之后，地球上空的碳卫星“家族”又会添新成员——中国将发射国内首颗全球二氧化碳监测科学实验卫星

按照设计，在未来几年，它将在太空巡游，通过不断变换观测模式，完成对全球二氧化碳的监测，并借助模式同化技术，最终形成全球碳排放情况的“体检报告”

其实，早在2010年，中国就开始部署并紧锣密鼓地对碳卫星项目进行论证，并于2011年启动实施863计划“十二五”重大项目“全球二氧化碳监测科学试验卫星与应用示范”

中国为什么这么需要一颗碳卫星布局这步棋将对全球气候变化的监测和分析起到什么作用

摸清二氧化碳的来去“踪迹”

气候变化一直是全世界关注的热词但是，国际上对影响全球气候变化关键因子的连续监测和分析仍很薄弱，尚未形成完备的基础数据

“从人类有限的对大气二氧化碳的地面直观观测史来看，150年来，大气中的二氧化碳的浓度已经从280ppm上升到400ppm这导致过去100年全球平均气温上升了约0.7摄氏度，由此导致灾害性天气频发、强度加大”碳卫星首席应用科学家卢乃锰告诉科技，目前主流观点认为，如果温度继续上升，即使此后将二氧化碳浓度减小，地球也会发生不可逆的变化

那么，问题来了：采集大气中二氧化碳浓度的相关数据，全球地面都设有观测点，为什么要发卫星“其实地面观测的绝对精度要比卫星观测精度高，但地基观测不能解决全球大气碳含量的空间分布问题，更不能监测到海洋上空大气中二氧化碳的含量”卢乃锰介绍，2010年左右，全球的二氧化碳地面观测站点仅有200多个，难以满足监测需求

当今碳循环科学面临的最大问题，就是在全球和区域尺度上无法准确获取二氧化碳通量（单位时间内通过单位面积的二氧化碳总量）信息所以，需要通过空间观测手段，完成对全球和区域范围内二氧化碳的测量，以提高人类对全球碳循环过程的理论认识，进而改进气候变化预测结果的可信度和稳定性

一个好汉三个帮，碳卫星又来了“中国造”

正是基于上述认识，2009年，日本发射了世界首颗温室气体观测卫星（GOSAT）同年，美国的碳卫星（OCO-1）首次发射失败，后于2014年再次发射其替代者OCO-2

已有美日两颗碳卫星在前，中国是否还有必要自立门户卢乃锰用我国气象卫星的发展历程来回应这一疑问：“当初中国一穷二白，在我们发射气象卫星遭遇挫折的时候，很多人说，既然可以免费用日本的卫星数据，就不要发射自己的气象卫星了，但从长远角度看，作为一个大国，不能依赖国外，必须克服困难，坚定地走自主发展的道路，这样才形成如今在气象卫星领域美国、欧洲和中国三足鼎力的局面”

在二氧化碳监测问题上，更为现实和迫切的需求是，中国必须拥有自主数据才能在全球气候谈判中掌握主动权持家得先有账国家遥感中心总工程师李加洪接受科技独家专访时说，中国政府研制并发射碳卫星，对全球大气中二氧化碳浓度进行动态监测，进而给出全球碳分布数据，不仅是中国应对全球气候变化采取的积极行动，而且也体现了负大国的担当

同时，在李加洪看来，“做全球二氧化碳监测仅仅一两颗卫星是不够的，我国是第三颗，欧洲也将碳卫星列入计划我们希望通过这颗卫星和其他几个国家合作形成碳卫星‘虚拟星座’，联合观测大气二氧化碳，为全球气候变化提供更加丰富的监测数据”

研制：从心里没底到“跳起脚能够得着”

李加洪回忆，早在2009年，根据863计划地球观测与导航领域办公室的部署，国家遥感中心就在思考“十二五”的布局，对包括日本GOSAT卫星发射和美国发射失败的OCO-1等都非常关注，并专门咨询童庆禧院士：“中国该不该搞自己的碳卫星”得到的是坚定的肯定回答：“从战略层面必须做”

“863地球观测与导航领域专家组在前期领域战略研究工作的基础上，考虑‘十二五’部署哪些项目时，大家对发射碳卫星这件事已达成共识

，问题是我们能否做得了和怎么做”卢乃锰回忆

碳监测卫星是我国的空白，对于我国科研人员来说是一种全新的挑战，只能摸着石头过河“我们刚开始也是两眼一抹黑这类卫星对于光学仪器的要求非常高，我们在元器件等各方面是否能满足需求”卢乃锰说，没有人敢打包票，“在走访了全国十多个相关单位后，大家心里有点底了”

中国碳卫星还加载了真正意义上的云与气溶胶监测仪李加洪解释：“利用它能排除云和空气中气溶胶的影响，也就是解决对二氧化碳监测的‘噪音’干扰问题”

具体到指标设计，卢乃锰说，“我们在反复权衡功能、精度和工艺水平后，确定了合适的配置方案”最终，在“跳起脚能够得着”的宗旨下，中国的碳卫星不仅实现了各项设计指标，还极大地带动了我国多项相关技术的突破

“863计划+航天工程”管理的完美联姻

“碳卫星由863计划立项，前期主要按照863项目管理，但后期工程主要以航天工程模式进行管理”参与863计划全过程管理的李加洪介绍，中科院负责碳卫星工程的组织实施，中国气象局负责地面应用系统该工程按照航天工程管理模式，专门成立了卫星工程总师和总指挥两总管理体系，通过工程“两总”体系，使得863项目管理和航天工程管理之间得到了有机结合，实际也实现了国家科技计划中工程性项目的管理创新

“该项目立项还紧密结合相关部门的需求，如它与中科院先导专项的碳专项紧密结合，也与中科院一直推动系列科学实验卫星计划不谋而合”李加洪说

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