光明日報記者 張亞(ya) 雄 張 蕾 光明日報通訊員 陳葆娟

　　2022年4月16日，大氣環境監測衛星隨長征四號丙運載火箭發射升空。衛星搭載五個(ge) 被動探測載荷，並在國際上首次搭載大氣探測激光雷達這一主動探測載荷，可實現對二氧化碳的全天時、高精度探測，將為(wei) 我國“碳達峰、碳中和”戰略發展提供重要數據支撐。

　　衛星搭載的遙感儀(yi) 器，各自發揮了何種獨特作用？控製係統又如何實時“應變”？

　　“相當於(yu) 五個(ge) 乘客拚了個(ge) ‘太空專(zhuan) 車’，他們(men) 每個(ge) 人手持各種測量儀(yi) 器，對大氣細顆粒物、溫室氣體(ti) 、氣態汙染物、雲(yun) 和氣溶膠等大氣環境以及水環境等生態環境要素進行連續、動態的綜合監測。”中國航天科技集團八院控製所衛星姿軌控分係統副總設計師張豔召說，“特別是大氣探測激光雷達這位‘貴客’，對專(zhuan) 車司機的駕駛技術提出了很高的要求。”

　　據張豔召介紹，大氣探測激光雷達在工作時，實時對地發射不同波段的激光，並接收激光的回波信號，通過對接收到的回波信號，反演全球大氣中的二氧化碳柱濃度信息以及雲(yun) 和氣溶膠的垂直分布信息。“我們(men) 都知道波遇到運動的物體(ti) 會(hui) 產(chan) 生多普勒頻移，地球的自轉也會(hui) 讓激光回波信號產(chan) 生多普勒頻移，不同位置的自轉速度不同，頻移量也不一樣，想要在反演的時候準確補償(chang) 這一因素的影響，就需要激光雷達對於(yu) 射出‘子彈’的落點一清二楚，這就是指向測量精度。”

　　針對大氣環境監測衛星的這一特點，衛星姿軌控分係統采用了三軸零動量的“駕駛”技術，並且“司機”在太空踩下第一腳油門之前，首先會(hui) 對“乘客們(men) ”的初始狀態進行重新確認，也就是進行在軌絕對定標。張豔召解釋，在太空環境中，由於(yu) 結構應力釋放等原因，在地麵上通過機械結構固連在一起的載荷與(yu) 星敏感器等姿態測量儀(yi) 器的相對位置關(guan) 係會(hui) 發生細微的變化，這會(hui) 導致測量鏈路產(chan) 生初始誤差。姿軌控分係統設定了激光測距定標及地麵靶標絕對定標兩(liang) 種定標工作模式，將全鏈路誤差修正到最低，從(cong) 而保證能夠得到激光雷達的絕對姿態指向信息。

　　激光雷達不分白天黑夜全天時工作，可謂是一個(ge) 兢兢業(ye) 業(ye) 的“勞模”。除了敬業(ye) 之外，它還是一個(ge) 十足的“強迫症”，時刻不忘擺正自己的姿態，以保證極高的指向測量精度，為(wei) 此，國內(nei) 首次創新應用了無控製點激光光軸自標定技術。這一“神技”順利施展的前提是要有一把能夠實時提供絕對姿態信息的“標尺”，也就是“司機”的“眼睛”——星敏感器。激光雷達自身發射的光源分束後經星敏感器支架上的棱鏡反射，建立起激光雷達與(yu) 星敏感器的在軌標校係統，這樣激光雷達就可以借助星敏感器這雙“慧眼”實時明確自己“身在何方”。

　　“為(wei) 提供高精度在軌三軸慣性測量精度，姿軌控分係統采用了高精度多頭星敏感器。”中國航天科技集團八院控製所衛星姿軌控分係統副主任設計師孫尚說，“這好比用‘三隻眼睛’同時定位，利用一個(ge) ‘大腦’融合處理出更高精度的姿態測量數據。”