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長(cháng)征四號丙運載火箭在太原衛星發(fā)射中心發(fā)射升空，將大氣環(huán)境監測衛星送入預定軌道，發(fā)射任務(wù)取得圓滿(mǎn)成功，星箭均由中國航天科技集團有限公司八院抓總研制。南開(kāi)大學(xué)現代光學(xué)研究所科研團隊在多載荷細顆粒物高精度探測全鏈路仿真方面的相關(guān)研究成果，為該衛星載荷的立項和研制成功提供了關(guān)鍵數據和理論支撐。
大氣環(huán)境監測衛星是《國家民用空間基礎設施中長(cháng)期發(fā)展規劃(2015-2025年)》部署科研任務(wù)，目標填補高精度大氣成分探測等技術(shù)空白。衛星裝載多臺光學(xué)遙感儀器，是一顆集CO₂激光主動(dòng)探測、細顆粒物立體探測、氣態(tài)污染物探測和地表環(huán)境探測的多要素綜合監測衛星。該衛星國際上首次采用了主被動(dòng)結合、多手段綜合的探測體制，通過(guò)裝載不同類(lèi)型、不同原理的載荷，對大氣進(jìn)行分層“CT”掃描。衛星首次實(shí)現全球氣溶膠光學(xué)厚度、形狀和尺寸等垂直分布信息的獲取，綜合反演多種遙感數據，大幅提升細顆粒物探測精度，實(shí)現對近地面細顆粒物（PM2.5等）濃度的高精度監測，為大氣污染精準防治提供科學(xué)數據支撐。
南開(kāi)大學(xué)光學(xué)工程學(xué)科劉偉偉教授、趙星教授組織學(xué)科青年科研人員，針對大氣細顆粒物遙感衛星主被動(dòng)結合、多手段綜合探測的衛星載荷配置方案，建立了復雜大氣環(huán)境下多維跨尺度光學(xué)參數融合的計算模型，完成了多載荷細顆粒物高精度探測的全鏈路正演研究。研究成果突破了傳統在軌測量技術(shù)需要利用地面站測量數據進(jìn)行標定的局限性，應用于衛星的設計與立項論證，解決了我國大氣細顆粒物濃度和分布區域性差異大、大氣污染較為嚴重，而國際上缺乏相應成功經(jīng)驗可以借鑒的難題。為確保衛星入軌后載荷的探測能力和效能提供了關(guān)鍵數據支撐，為大氣中細顆粒物（PM2.5等）濃度和分布的在軌高精度定量化監測，以及衛星研制總體單位開(kāi)展進(jìn)一步多載荷指標綜合設計優(yōu)化提供了主要依據，有力地保障了衛星研制立項及工作按進(jìn)度實(shí)施，獲得了衛星研制總體單位的高度肯定。
南開(kāi)大學(xué)光學(xué)工程學(xué)科依托南開(kāi)大學(xué)電光學(xué)院現代光學(xué)研究所建設，在母國光院士等老一輩科學(xué)家的帶領(lǐng)下，長(cháng)期開(kāi)展現代光學(xué)信息處理領(lǐng)域的教學(xué)科研和人才培養工作，研究所立足學(xué)科特色，積極服務(wù)國家重大需求。以前期研制成功的在軌空間實(shí)驗室有害氣體檢測裝置以及此項研究成果為支撐，該團隊獲得2021年度天津市科技進(jìn)步一等獎。
據悉，此次發(fā)射成功的大氣環(huán)境監測衛星是國際首顆具備二氧化碳激光探測能力的衛星，能夠大幅提升全球碳監測和空氣質(zhì)量監測能力，衛星在軌應用后將實(shí)現對生態(tài)環(huán)境、氣象和農業(yè)等多領(lǐng)域定量遙感服務(wù)能力的跨越式提升，助力我國實(shí)現碳中和與碳達峰、生態(tài)文明建設等國家戰略，推動(dòng)航天強國建設。
