海洋盐度,这个看似简单却又充满奥秘的参数,实际上与我们的生存环境息息相关。它不仅影响着海洋生物的活动,还在渔业养殖、水资源调查等方面发挥着举足轻重的作用。
海洋盐度的探测非常困难,全球目前仍有四分之一的海面,缺乏盐度观测数据。为了满足科学研究和业务应用方面的需求,进行大面积、全球范围的海洋盐度观测,人们需要依靠遥感卫星进行盐度探测。
遥感卫星,也叫对地观测卫星,是用作外层空间遥感平台的人造卫星。它能够利用搭载的遥感器对地球表面和低层大气进行光学或电子探测,获取有关信息,极大地拓展了人类认识地球、研究地球的视角,使我们能够对地球及其周围环境进行连续、快速、大面积的详细观测。
经过十余年的研究和攻关,2024年11月14日,我国首颗海洋盐度探测卫星在太原卫星发射中心成功发射,成为填补我国海洋动力环境要素探测的重要一环,是我国实施海洋资源开发、灾害防治和环境监测的重要技术支撑。

我国首颗海洋盐度探测卫星成功发射升空

作为我国首颗用于获取全球海洋盐度信息的遥感卫星,这颗海洋盐度探测卫星采用了全球首创一维+二维综合孔径主被动联合探测体制。这种体制能够全天时、全天候获取高精度全球海洋盐度信息,3天可实现全球覆盖,探测精度可达0.1psu,处于国际领先水平。

那么,pus是什么,它的精度要求很重要吗?

原来,实用盐度单位pus(Practical Salinity Units)是海洋学中表示盐度的标准,为无单位量纲,一般以‰表示。psu是海洋盐度的单位,海水的平均盐度为34.7psu,0.1psu代表海洋盐度探测的超高精度,是国际最先进水平。

你一定想知道,这么高能的卫星,都有哪些厉害的载荷,它们又各自有什么功能呢?

卫星主要包括三个有效载荷,分别是L波段综合孔径辐射计、主被动探测仪和频谱监测仪。

辐射计是卫星上的“被动式微波遥感设备”,可以全天候、全天时地接收各个高度传来的温度辐射的微波信号来判断温度、湿度曲线。

L波段综合孔径辐射计的构型很像一枚“三叉扳手”,用来探测海面微波辐射亮温,它用L频段这个低频段,捕捉海面发射的微波辐射信号,就像是在“听”海面的“低语”。

L波段综合孔径辐射计示意图

主被动探测仪的天线长得像一个“大铁铲”,一铲子下去,海面温度、海面粗糙度这些“线索”统统收集到了。除此之外,它也能收集海面微波辐射亮温信息。

主被动探测仪示意图

由于L波段微波辐射计会受到人类活动信号干扰,科研人员打造了外形酷似“小手电筒”的频谱监测仪,专门用来监测L波段的干扰信号。

频谱监测仪示意图

了解完卫星上的主要载荷以后,我们就可以开展密切配合啦。

通过共用抛物柱形反射面天线(上文示意图中的“铁铲”),我们可以在单台载荷中实现L/C/K三频段联合探测,同时完成对海面盐度、海面温度及海面风场的多要素同程探测,是不是很高效、很集约。

作为一颗科研卫星,海洋盐度探测卫星的首要任务是完成0.1psu的高精度探测需求,填补我国海洋动力环境中欠缺的盐度要素。该卫星还首次在我国天基平台上使用了综合孔径的被动微波遥感探测技术,这一创新尝试,将有力推动航天和海洋相关行业的技术发展,为今后各类遥感探测任务,增加了一个“可选项”。

海洋盐度探测卫星示意图

海洋盐度探测卫星投入使用后,将进一步完善我国海洋动力环境的自主监测能力,提供全球范围的海洋盐度数据,为我国海洋、减灾、农业、气象等领域提供重要的数据支撑。

(作者:王乐天、任悦鸣 图片来源:中国航天科技集团官微、航天科技集团五院遥感卫星总体部 把关专家:中国空间技术研究院总体部研究员 贾阳)

来源: 中国航天报

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