2022年4月16日2时16分，长征四号丙遥二十八运载火箭在太原卫星发射中心点火升空，成功将大气环境监测卫星送入预定轨道，发射任务取得圆满成功。记者从国家航天局获悉，该卫星将有力推动我国生态环境、气象、农业农村等领域的遥感技术应用，对提高卫星资源综合应用效能、促进环境保护事业意义重大。
大气环境监测卫星设计运行于705公里的太阳同步轨道，整星发射重量约2.6吨，装载了大气探测激光雷达、高精度偏振扫描仪、多角度偏振成像仪、紫外高光谱大气成分探测仪及宽幅成像光谱仪等五台遥感仪器，是一颗集二氧化碳激光主动探测、细颗粒物立体探测、气态污染物探测和地表环境探测的多要素综合监测卫星。
新京报记者了解到，该星也是世界首颗具备二氧化碳激光探测能力的卫星。
长征四号丙遥二十八运载火箭正在点火，将大气环境监测卫星送入预定轨道。国家航天局供图
三个国际“首次”，提升碳、大气污染监测能力
据中国航天科技集团八院介绍，大气环境监测卫星在二氧化碳探测手段和精度上，在细颗粒物主被动探测和偏振交火探测体制上，创造了三个世界第一。
大气环境监测卫星在国际上首次实现主动激光二氧化碳高精度、全天时、全球探测，探测精度大幅提升至优于1ppm，达到国际最高水平，为我国实现“碳达峰、碳中和”目标提供最精准的遥感数据支撑。同时，大气探测激光雷达通过对大气进行分层“CT”扫描，在国内首次实现全球气溶胶光学厚度、形状和尺寸等垂直分布信息的获取。
该卫星主被动结合、多手段综合的探测体制也是在世界上首次被采用，通过装载不同类型、不同原理的载荷，将主动发射激光接收的回波信号和被动接收的太阳光反射信号相结合，综合反演多种遥感数据，实现对近地面细颗粒物（PM2.5等）浓度的高精度监测，为大气污染精准防治提供科学数据支撑。
此外，大气环境监测卫星在国际上首次采用融合反演级偏振交火探测技术，获取气溶胶光学厚度、粒子尺度等多种参数，通过空间、辐射和偏振维度的信息融合，大幅提升细颗粒物探测精度，并将达到国际先进水平。并且，紫外高光谱大气成分探测仪及宽幅成像光谱仪也将大幅提升气态污染物以及地表环境监测能力，使紫外谱段高光谱大气观测以及宽幅多光谱观测空间分辨率提升一倍。
搭载大气环境监测卫星的长征四号丙遥二十八运载火箭即将发射升空。国家航天局供图
多头星敏感器定位，“眼睛”就是尺
大气环境监测卫星部署于太阳同步轨道，每天可绕地球飞14轨，大气探测激光雷达可以不分白天黑夜全天时运行。除了“敬业”外，它还时刻不忘摆正自己的“姿态”，以保证极高的指向测量精度。为此，该星还在国内首次创新应用了无控制点激光光轴自标定技术。这一“神技”顺利施展的前提是要有一把能够实时提供绝对姿态信息的“标尺”，也就是类似于人的“眼睛”——星敏感器。
为了保证激光雷达的高探测精度，卫星装载的星敏感器需要提供准确的空间方位和基准信息并持续测量在轨发生的细微变化。而如何实现这一目标是团队面临的巨大挑战。通过光、机、电、热等多专业协同设计，中国航天科技集团八院509所结构研制团队创造性地提出了“共基板安装+一体化星敏支架设计”的方案，在满足星敏感器空间测量要求的同时，找到了星敏感器测量信息传递至激光雷达的最优路线，从而显著提升了二者之间相对精度的稳定性。
同时，团队还在星敏支架上设计安装了反射光学系统。激光雷达自身发射的光源分束后经星敏感器支架上的棱镜反射，建立起激光雷达与星敏感器的在轨标校系统，这样激光雷达就可以借助星敏感器这双“慧眼”实时获知自己“身在何方”。
中国航天科技集团八院控制所卫星姿轨控分系统副主任设计师孙尚介绍，为提供高精度在轨三轴惯性测量精度，姿轨控分系统采用了高精度多头星敏感器。“好比用‘三只眼睛’同时定位，利用一个‘大脑’融合处理出更高精度的姿态测量数据。”
搭载大气环境监测卫星的长征四号丙遥二十八运载火箭成功升空。国家航天局供图
在轨寿命长达10年以上，“智能手机”随时在线
大气环境监测卫星是国家民用空间基础设施规划中的科研卫星。此次，中国航天科技集团八院电子所还承担了型号测控系统USB（统一S频段）应答机和数传通道等产品的研制工作。其中，测控系统USB应答机配合地面站完成卫星的遥控、遥测、通信等功能，实现32毫秒完成遥控、测距信号的快速捕获解调和最大误差3米以内的高稳定度转发测距。
据了解，应答机就像卫星的“智能手机”，让卫星能时刻“接听”地面的指令信息，并能把自己的位置和健康情况“告诉”地面。新型数字化USB应答机突破了型号定制的传统研制模式，采用“去型号化设计+货架式生产+型号选用”的研制模式，是中国航天科技集团研制的型谱产品。
该产品具备一定的自适应能力，通过强大的信号处理算法，能够快速捕获地面发射的信号，不需要地面站提供频率扫描辅助捕获，还能够分析计算接收信号功率以及信号组成，自动调整转发测距信号的参数，保持稳定的转发信号指标。
科研人员还自主开展了高温加速寿命试验等工作，在+55℃高温条件下累计加电时间超过4000小时，其等效在轨寿命可以长达10年以上。
新京报记者 张建林
编辑 陈静 校对 刘军
