■中國科學(xué)院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院碳衛(wèi)星團隊六年磨一劍研制首顆二氧化碳監(jiān)測衛(wèi)星。最近，來自中國碳衛(wèi)星的全球二氧化碳數(shù)據(jù)在國際學(xué)術(shù)界引起廣泛關(guān)注
■本報首席記者 許琦敏
從數(shù)據(jù)開始發(fā)布起，短短半年不到，收到數(shù)據(jù)訂單數(shù)1.1萬個，下載文件超過100萬個，數(shù)據(jù)下載量突破27477.5GB。這就是中國首顆二氧化碳監(jiān)測衛(wèi)星所提供數(shù)據(jù)的熱門程度！
根據(jù)中國氣象局國家衛(wèi)星氣象中心的最新統(tǒng)計，我國碳衛(wèi)星的數(shù)據(jù)用戶已達到75個，其中有不少是來自美國、德國、荷蘭的國際用戶。最近，來自中國碳衛(wèi)星的全球二氧化碳數(shù)據(jù)在國際學(xué)術(shù)會議上一經(jīng)公布，就引起世界同行廣泛關(guān)注。二氧化碳監(jiān)測有了中國數(shù)據(jù)！這為中國在國際碳排放談判中贏得主動權(quán)，中國科學(xué)院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院碳衛(wèi)星團隊科研人員覺得自己的付出有了最具價值的回報。
■瘋狂創(chuàng)新挑戰(zhàn)“太空華爾茲”
2009年哥本哈根氣候大會剛結(jié)束，科學(xué)技術(shù)部就開始在國內(nèi)部署碳衛(wèi)星的研制工作。當(dāng)時，中國科學(xué)院小衛(wèi)星團隊剛成立不久，但他們憑借創(chuàng)新的設(shè)計方案，獲得承擔(dān)研制碳衛(wèi)星重任的機會。
普通衛(wèi)星的研發(fā)周期一般是四年，而碳衛(wèi)星卻經(jīng)歷了六年。作為我國首顆二氧化碳監(jiān)測衛(wèi)星，它的科學(xué)使命重大，而且還要不斷隨著科學(xué)前沿的進展，盡可能做到世界領(lǐng)先。
“一顆會在太空中跳華爾茲的衛(wèi)星”是同行給予碳衛(wèi)星最形象、也是最高的評價。從來研制衛(wèi)星，總追求它在軌道上的姿態(tài)更加穩(wěn)定，生怕在軌道上“翻身”?？商夹l(wèi)星卻不然，它要觀測的海面太陽耀斑、地面目標(biāo)、太陽、月亮都是不停在動的目標(biāo)。對衛(wèi)星而言，不僅要能搜索到觀測目標(biāo)，還要滿足一定的光線入射方向約束。所以它必須不斷調(diào)整身姿，改變姿態(tài)角度。
碳衛(wèi)星副總設(shè)計師張永合說，一開始大家都覺得這個想法太瘋狂，可就是這支平均年齡只有31.2歲的年輕團隊實現(xiàn)了，因為他們充滿一切為了科學(xué)目標(biāo)的熱情和勇氣。
一般而言，衛(wèi)星到了正樣研制階段，技術(shù)方案都已經(jīng)固定?？删驮谀菚r，美國的碳衛(wèi)星在軌發(fā)現(xiàn)偏振問題。我們要不要改？如果改，那將是大調(diào)整！ “圖一時，還是圖一世？”碳衛(wèi)星總設(shè)計師尹增山反復(fù)掂量著這句話，最后決定改方案。
最后，整星方案共做了13處大改動，有效載荷也重新做標(biāo)定。此時離原定發(fā)射時間只有半年左右，要完成如此大的工作量，對整個團隊是一次無比嚴(yán)峻的考驗。很多人都住在實驗室，三班倒、連軸轉(zhuǎn)，但結(jié)果也令人欣喜——衛(wèi)星的探測能力大幅提高，如今在軌實際測量精度超過了原定4ppm（百萬分之一）的指標(biāo)要求。
■團隊里走出四位總設(shè)計師、六位副總設(shè)計師
回訪碳衛(wèi)星團隊，發(fā)現(xiàn)這群年輕人中的不少人已經(jīng)成為技術(shù)骨干。“從碳衛(wèi)星項目不到60人的團隊，先后走出四位總設(shè)計師、六位副總設(shè)計師、十幾位主任設(shè)計師，現(xiàn)在都在各衛(wèi)星型號研制團隊挑大梁。”尹增山說，給年輕人壓擔(dān)子，讓他們迅速成長起來。
從英國利茲大學(xué)通信工程專業(yè)學(xué)成歸國，何曉苑的第一份工作就是擔(dān)任碳衛(wèi)星項目的數(shù)據(jù)傳輸分系統(tǒng)主任設(shè)計師。“在地面測試，數(shù)據(jù)傳輸必須做到100%正確，甚至要求零誤碼。”他說，因為太空中的惡劣工作環(huán)境會將錯誤放大，而數(shù)據(jù)傳輸出錯，就相當(dāng)于衛(wèi)星失去了功能。
有一次，何曉苑在做檢測時，發(fā)現(xiàn)有那么幾納秒里，數(shù)據(jù)傳輸出現(xiàn)了一兩個字節(jié)的錯誤。于是，他和同事立刻對單機進行歸零查錯。經(jīng)過反復(fù)仔細(xì)的排查，最終發(fā)現(xiàn)是一根電纜的接頭擰得松了一些。“就是這樣的細(xì)節(jié)，不注意就會帶來問題。”他說，由于碳衛(wèi)星技術(shù)太新，很多都無現(xiàn)成經(jīng)驗可循，他必須仔細(xì)再仔細(xì)地考慮每一個細(xì)節(jié)。
碳衛(wèi)星中的云和氣溶膠探測器，相比于立項初期，科學(xué)家期望增加三個角度偏振觀測的要求，增加用漫反射板定標(biāo)的方式。“很多想法聽起來簡單，但實現(xiàn)難度不小。除了載荷方要做大量修改，對平臺星上軟件來說，需要針對更改做大量測試驗證。不過，既然科學(xué)家提出要求，再難我們也要試一試。”軟件主任設(shè)計師萬志強說，團隊里的年輕人有著一股初生牛犢不怕虎的勁頭，而且腦子里沒有那么多既有的條條框框，將科學(xué)家提出的很多看似不可能實現(xiàn)的要求都一一實現(xiàn)。
目前，碳衛(wèi)星16天就能收集到覆蓋全球的二氧化碳監(jiān)測數(shù)據(jù)。不過，如果未來中國要實行碳交易，最好監(jiān)測數(shù)據(jù)的更新頻率也要提高，即至少兩三天更新一次。這就需要4-6顆碳衛(wèi)星組成碳星座。
黨的十九大報告提出，堅持和平發(fā)展道路，推動構(gòu)建人類命運共同體。氣候變化研究就是一項功在當(dāng)代、惠及長遠的事業(yè)，需要全球科學(xué)家持續(xù)不斷的共同努力。尹增山說，期待我國碳排放監(jiān)測衛(wèi)星事業(yè)能夠踏上新的征程。
