王琬涵 劉錦洋 科技日報記者 付毅飛
2024年11月14日6時42分，由中國航天科技集團五院抓總研制的我國首顆海洋鹽度探測衛(wèi)星成功發(fā)射，標志著我國在海洋動力環(huán)境觀測領域邁出重要一步，填補了我國海洋動力衛(wèi)星系列在海洋鹽度探測能力上的空白。
記者從五院了解到，海洋動力環(huán)境包括溫、鹽、深、風、浪、流等多種要素，其中海洋鹽度的測量是一大難關。過去，我國主要通過海洋科考船或漂流浮標來獲取一手海洋鹽度數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)覆蓋范圍和觀測連續(xù)性有限。目前，全球尚無大范圍連續(xù)穩(wěn)定的高精度海洋鹽度探測數(shù)據(jù)。
五院遙感衛(wèi)星總體部衛(wèi)星研制團隊歷經(jīng)10余年矢志攻堅，先后攻克高精度、高穩(wěn)定度L波段接收機，主被動聯(lián)合電磁兼容性，大尺寸高精度天線展開，海洋鹽度數(shù)據(jù)預處理及反演，綜合孔徑輻射計外定標技術等多項關鍵技術，使我國擁有了自主可控、高精度高連續(xù)性的全球海洋鹽度數(shù)據(jù)源。
研制人員介紹，運用衛(wèi)星遙感手段探測海洋鹽度，主要是通過對衛(wèi)星獲取的海面微波輻射亮溫數(shù)據(jù)進行反演而成，但是亮溫的變化幅度很小，探測也常受到多重因素影響，因此天基高精度海洋鹽度探測一直是世界級難題。
亮溫是衡量海面微波輻射強度的物理量，會跟隨海洋鹽度變化而變化，可以通過微波輻射計接收海面微波輻射信號測得。但是，海面溫度、海面粗糙度、人為信號干擾等都會影響微波輻射計測量的精準度。
為了盡可能排除各種干擾，研制人員設計了多種遙感器聯(lián)合探測方案，給衛(wèi)星配置了綜合孔徑微波輻射計、主被動探測儀和頻譜監(jiān)測儀三類遙感載荷，能夠同步測量海洋鹽度各種影響要素。
這使得海洋鹽度探測衛(wèi)星可以像老中醫(yī)一樣對全球海洋“望聞問切”，全面地獲取海洋鹽度探測所需數(shù)據(jù)。
“望”指衛(wèi)星站在“太空視角”俯瞰，對全球海洋進行大范圍的連續(xù)觀測。
“聞”是衛(wèi)星的重要工作，所搭載的數(shù)臺載荷用于“收聽”海面微波信號。綜合孔徑輻射計選擇了對于海面亮溫變化更敏感、波長較長、頻率較低的L波段，依托小口徑天線陣列等效合成大口徑天線效果的原理，收聽海面“低聲訴說”的亮溫信息；主被動探測儀中被動探測儀（已核實，請編輯閱后刪除）由L、C、K波段三個微波輻射計組成，分別收聽海面的“低、中、高音”部分，其中，C波段、K波段信號能夠幫助實現(xiàn)海面溫度數(shù)據(jù)的反演。
“問”由頻譜監(jiān)測儀完成。由于衛(wèi)星主要工作的L波段也是手機通信、北斗導航等的工作波段，因此L波段微波輻射計接收的信號常會受到人類活動信號干擾。而頻譜監(jiān)測儀不僅能收聽海面微波信號、分辨“音色”，還能識別位置，如同在詢問“干擾源在何方”，并且精準鎖定干擾信息，幫助科研人員排除射頻干擾。
“切”則是衛(wèi)星唯一一個主動動作，由主被動探測儀的主動儀器——L波段微波散射計完成。它通過向海面發(fā)射微波信號，測算信號遇到海面波浪等發(fā)生的后向散射系數(shù)，如同伸手“摸”海面的“皮膚狀況”，來探測海面粗糙度。
通過“望聞問切”，海洋鹽度探測衛(wèi)星獲取海面亮溫、海面溫度、海面粗糙度、射頻干擾等信息并提供給地面站，由地面工作人員進行數(shù)據(jù)處理，進而反演出海洋鹽度信息。
（中國航天科技集團五院供圖）
