“这个太繁杂了，你的技能线路危害过高。”几位美国宇航局（NASA）的遥感载荷专家反映出奇一致。

2015年，中国科学院上海光学周详机械研究所研究员陈卫标于国际学术集会上碰到几位NASA的偕行。由于都是卫星载荷范畴的顶尖专家，陈卫标说起他正于筹办立项的“二氧化碳高精度监测激光雷达”工程，想请几位偕行提提定见。

“由于都是偕行伴侣，人家表达患上比力婉转。”陈卫标自嘲说，“说危害过高，实在意义已经经很明确——你做不出来。”

去年4月，搭载全世界首颗年夜气二氧化碳以及高光谱气溶胶探测激光雷达的卫星（“年夜气一号”）发射乐成，我国率先实现全世界温室气体以及气溶胶高精度激光遥感。陈卫标也依附于星载激光雷达及其要害激光器于国度庞大项目中的凸起孝敬，得到第三届天下立异抢先奖。

交出“答卷”

前段时间，“年夜气一号”交来一份“优异答卷”，人类初次得到全世界南北极地域及全世界夜晚的二氧化碳柱线浓度，开端比对于精度优在1ppm。

现实上，“年夜气一号”发射前，距地球700千米的轨道上已经有一颗美国的气溶胶探测卫星于事情。美国那颗卫星代表着国际激光雷达遥感载荷的最高程度，但中国规划用难度更年夜的高光谱技能探测更精准的气溶胶，而且要于一颗卫星上实现“污（气溶胶）碳（二氧化碳）同测”。是以，该方案被外洋偕行质疑也于情理之中。

提起这颗“污碳同测”的发射配景，陈卫标注释说，之前全世界碳排放的“盘货”基本上是外洋于做，跟着全世界天气变迁以及我国“双碳”方针简直立，“减排降污”的经济成长路子，火急要求咱们把握全世界高精度碳漫衍的基本数据。

近十几年我国经济成长迅速，一方面经济出产会带来一些排放问题；另外一方面，我国的绿化率也年夜幅度增长，各类新能源新技能的成效如何，都要求咱们相识碳轮回、碳均衡问题，这就需要有充足高精度的二氧化碳浓度检测威力。

是以，我国规划发射“年夜气一号”，这颗全世界首颗自动激光雷达二氧化碳探测卫星的自动激光雷达载荷，接纳路径差分接收以及后向散射高光谱探测体系体例，可以获取全世界年夜气二氧化碳柱状浓度、云以及气溶胶的垂直漫衍信息，举行污染监测以及二氧化碳柱浓度监测。

艰苦答题

国际上遍及以为，要区别碳源以及碳汇，需要到达0.3%的品质精度，即小在1ppm的丈量精度。之前的丈量手腕靠被动光谱丈量，哄骗年夜气反射的阳光举行丈量。

“被动光谱丈量存于必然局限性，被云盖住或者没有阳光之处就没法丈量。”陈卫标说，“厥后咱们提出自动丈量的措施，于卫星上发出激光，经由过程地表反射的激光举行定量丈量。但这是个新技能方案，它能不克不及切确到1ppm，需要用数听说话，那就必需举行定标。”

这就要求于发射卫星前，先于试验室模仿出年夜气情况，来证实咱们载荷的丈量精度能到达要求。为此，陈卫标团队成立一个二氧化碳接收池——一个长约40米，直径300毫米的管状试验装配。然后用压力以及温度的变迁量来模仿整层年夜气层接收，经由过程转变压力以及浓度，慢慢区别1ppm来验证装备的相应变迁率。

由于国际上从未做过，以是从试验方案设计到建接收池，再到申请专利，然后用到激光雷达载荷上都必需本身探索。

美国气溶胶丈量卫星CALIPSO于700千米的卫星轨道上，中国就想一样发射到700千米轨道，如许一是能以及本来的数据举行比对于。二是天气以及情况不雅测需要持续的数据，而CALIPSO延寿运转到本年为止。假如中国的卫星能补上去，全世界年夜气不雅测数据就能够延续下来。

但要把激光雷达“搬”到700千米的轨道上丈量全世界年夜气，另有有数贫苦于前面等着。

700千米轨道过高，要包管激光从卫星上“打”到年夜气中，再返回卫星，必需有充足的能量。但二氧化碳探测使用一种“差分接收法”丈量，该要领丈量的条件是激光频次要不变，一旦频次“飘移”，就没法判定是年夜气浓度变了照旧激光频次变了。

“传统激光技能存于一个抵牾——能量年夜的时辰，频次不变度就包管不了。”陈卫标说。

偶合的是，陈卫标团队持久举行空间激光技能的研究，他们基在此前的技能堆集，发现一套激光稳频技能以及一套逐级能量放年夜技能，完善解决了这个两难问题。于国际上第一次于一台激光雷达中，实现多波段频次不变以及高能量同时输出，以实现多因素的高精度探测。

“少‘打’一颗卫星上天，对于国度来讲也能够节约许多成本。”陈卫标注释说，“设计方案的时辰咱们阐发过，丈量二氧化碳的短波红外激光是经由过程近红外激光孕育发生的，而残剩的近红外激光可以再转化到可见光，以是让一套激光体系阐扬两种功效也不是彻底不成能。”

此外，激光雷达的吸收需要一米口径的千里镜，于一个吸收千里镜巧妙分出若干个通道，此中3个专门测雾霾，两个专门测二氧化碳，这就完善解决了“污碳同测”问题。

预备“领跑”

从饱受质疑到实事求是“做出点工作”，陈卫标感触感染颇深。他以为，当前中国科技范畴“跟跑时代”立刻就要已往，到需要自强自主的时辰了。这就需要咱们深切思索，做出立异性事情。

“我常对于团队的年青人说，咱们处在一个庞大科技厘革期，全社会对于科技的指望很是高。”陈卫标说，“这需要咱们当真思索，到底甚么样的科技才气真正支撑国度成长。”

陈卫标以为，于科研选题方面，咱们面对“热”以及“冷”的选择。“冷”是指一些“补短板”的研究，纵然不是科技前沿以及热门，只有是国度的“痛点”问题，就值患上定下心来，实事求是做好攻关；于“热”的方面，咱们应该自傲自强，将前沿热门的“极限”做出来，能真正引领学科、技能的成长，为科技转化以及财产厘革奠基根蒂根基。

“下周咱们要到场一个国际学术集会，会见到这些NASA的国际伴侣，咱们会做专题陈诉，告诉他们已经经拿到全世界激光雷达丈量数据了。”采访末了，陈卫口号气略显自豪地暗示。

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