全球“嗅碳”卫星哪家强？

2015年12月1日，科研人员在中科院长春光学精密机械与物理研究所高光谱实验室对“碳卫星”高光谱探测仪进行实验室最终测试。

22日3时22分，中国成功发射全球二氧化碳监测科学实验卫星（简称“碳卫星”）。这是我国首颗、全球第三颗专门用于监测大气中二氧化碳含量的“嗅碳”卫星。国际“嗅碳”卫星大家庭又多了一名新成员。

“嗅碳”卫星作为人造地球卫星中专门用于测量地球二氧化碳浓度的卫星，测量精度可达到百万分之一。不过，由于技术难度极高，目前仅有3颗“嗅碳”卫星在太空中工作，分别是观测大气中二氧化碳和甲烷等浓度的日本“呼吸”号、专门测量大气中二氧化碳浓度的美国“轨道碳观测者2号”以及我国新发射的首颗碳卫星。

为何要发射“嗅碳”卫星？人类目前每年因使用矿物燃料向地球大气中排放的二氧化碳超过300亿吨，生物燃料、森林火灾以及农业焚烧等每年共排放二氧化碳达55亿吨。过去50年来，人类活动导致的二氧化碳排放已使大气中的二氧化碳水平升高了近20%。科学界认为，人类活动使自然界的碳循环失衡，以二氧化碳为主的温室气体是导致全球气候变暖的主要因素。全球二氧化碳排放急需更精确的监测研究。

科学界对二氧化碳排放及相关问题也还有许多不甚清楚的地方，如自然界天然排放的二氧化碳所占比例，这一比例如何变化以及海洋系统如何吸附二氧化碳等。同时，掌握二氧化碳在各地区的循环和分布情况是研究气候变化不可或缺的。

【日本“呼吸”号】

2009年1月23日，世界首颗温室气体观测卫星——日本“呼吸”号发射升空。它由日本宇宙航空研究开发机构和环境省共同开发，长2米、宽1.8米、高3.7米，发射重量约1.75吨。卫星在近地点高度约667公里、远地点高度约683公里的太阳同步准回归轨道上运行，用高精度的传感器观测地球上二氧化碳等温室气体的浓度。

“呼吸”号配备两部光学传感器，其中一部用于观测太阳发射并经地表反射的红外线以及地表和大气自身发出的红外线。由于红外线穿过二氧化碳和甲烷等温室气体时，其特定的波长会被吸收，“呼吸”号据此推算出大气中这两种气体的浓度。另一部传感器用于观测导致测定出现误差的云层和气溶胶，以提高温室气体观测精确度。

“呼吸”号一边以约100分钟一周的速度绕地球运行，一边运用搭载的高精度温室气体监测传感器对全球约5.6万个观测点实施观测，每3天就可以收集到全部观测点的最新数据。

日本宇宙航空研究开发机构称，“呼吸”号发射之前，用于监测二氧化碳浓度分布的地面观测点数量有限，且分布不均；“呼吸”号投入工作后，科研人员得以把来自太空的全球监测数据、地面数据和模型结合，从而精确监测二氧化碳浓度分布。

此外，“呼吸”号还能帮助科研人员进一步了解地球生态系统究竟能吸收和释放多少二氧化碳。

【美国“轨道碳观测者2号”】

2014年7月2日，美国第一颗“嗅碳”卫星——“轨道碳观测者2号”发射升空，主要使命是监测研究地球大气中的二氧化碳水平。

美国航天局称，“轨道碳观测者2号”是一个新的全球观测工具，将提供迄今最详细的关于二氧化碳自然来源和地球表面从大气中吸收二氧化碳的信息，并研究它们在全球的分布情况以及未来变化趋势。

“轨道碳观测者2号”的“秘密武器”是3台高分辨率光谱仪，科学家可以通过这些仪器估算大气中二氧化碳等物质的相对浓度，以实现对地球大气二氧化碳水平更精确、全面的测算，并更准确地预测气候变化。

科研人员把“轨道碳观测者2号”所获数据与通过地面观察站、飞机以及其他卫星所获数据结合分析，并把新数据引入计算机模型，以了解人类活动和自然界排放二氧化碳、以及自然界吸收二氧化碳等情况的更完整信息。

美国航空航天局计划共发射6颗类似的地球监测卫星，这种卫星每99分钟绕地球运行一周，6颗卫星可实现对地球的全面同步观测。“轨道碳观测者2号”的设计工作年限为至少两年，是这一系列卫星中的第一颗。

早在2009年2月，美国首颗“嗅碳”卫星在发射升空过程中因运载火箭出现故障而坠毁，给全球气候变化研究造成重大损失。

原标题：（科技）焦点科普：国际“嗅碳”卫星家族都有谁