测量海洋盐度，这颗卫星可以“望闻问切” - 海洋物理测绘工具

来源：科技日报

王琬涵 刘锦洋 科技日报记者 付毅飞

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2024年11月14日6时42分，由中国航天科技集团五院抓总研制的我国首颗海洋盐度探测卫星成功发射，标志着我国在海洋动力环境观测领域迈出重要一步，填补了我国海洋动力卫星系列在海洋盐度探测能力上的空白。

记者从五院了解到，海洋动力环境包括温、盐、深、风、浪、流等多种要素，其中海洋盐度的测量是一大难关。过去，我国主要通过海洋科考船或漂流浮标来获取一手海洋盐度数据，数据覆盖范围和观测连续性有限。目前，全球尚无大范围连续稳定的高精度海洋盐度探测数据。

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五院遥感卫星总体部卫星研制团队历经10余年矢志攻坚，先后攻克高精度、高稳定度L波段接收机，主被动联合电磁兼容性，大尺寸高精度天线展开，海洋盐度数据预处理及反演，综合孔径辐射计外定标技术等多项关键技术，使我国拥有了自主可控、高精度高连续性的全球海洋盐度数据源。

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海洋盐度探测卫星在轨飞行示意图

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研制人员介绍，运用卫星遥感手段探测海洋盐度，主要是通过对卫星获取的海面微波辐射亮温数据进行反演而成，但是亮温的变化幅度很小，探测也常受到多重因素影响，因此天基高精度海洋盐度探测一直是世界级难题。

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亮温是衡量海面微波辐射强度的物理量，会跟随海洋盐度变化而变化，可以通过微波辐射计接收海面微波辐射信号测得。但是，海面温度、海面粗糙度、人为信号干扰等都会影响微波辐射计测量的精准度。

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为了尽可能排除各种干扰，研制人员设计了多种遥感器联合探测方案，给卫星配置了综合孔径微波辐射计、主被动探测仪和频谱监测仪三类遥感载荷，能够同步测量海洋盐度各种影响要素。

这使得海洋盐度探测卫星可以像老中医一样对全球海洋“望闻问切”，全面地获取海洋盐度探测所需数据。

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海洋盐度探测卫星在轨工作示意图

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“望”指卫星站在“太空视角”俯瞰，对全球海洋进行大范围的连续观测。

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“闻”是卫星的重要工作，所搭载的数台载荷用于“收听”海面微波信号。综合孔径辐射计选择了对于海面亮温变化更敏感、波长较长、频率较低的L波段，依托小口径天线阵列等效合成大口径天线效果的原理，收听海面“低声诉说”的亮温信息；主被动探测仪中被动探测仪（已核实，请编辑阅后删除）由L、C、K波段三个微波辐射计组成，分别收听海面的“低、中、高音”部分，其中，C波段、K波段信号能够帮助实现海面温度数据的反演。

“问”由频谱监测仪完成。由于卫星主要工作的L波段也是手机通信、北斗导航等的工作波段，因此L波段微波辐射计接收的信号常会受到人类活动信号干扰。而频谱监测仪不仅能收听海面微波信号、分辨“音色”，还能识别位置，如同在询问“干扰源在何方”，并且精准锁定干扰信息，帮助科研人员排除射频干扰。

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“切”则是卫星唯一一个主动动作，由主被动探测仪的主动仪器——L波段微波散射计完成。它通过向海面发射微波信号，测算信号遇到海面波浪等发生的后向散射系数，如同伸手“摸”海面的“皮肤状况”，来探测海面粗糙度。

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通过“望闻问切”，海洋盐度探测卫星获取海面亮温、海面温度、海面粗糙度、射频干扰等信息并提供给地面站，由地面工作人员进行数据处理，进而反演出海洋盐度信息。

（中国航天科技集团五院供图）