中國科學院上海技術與物理研究所溫室氣體負荷小組的成員正在使用積分球進行真空光校準測試,以模擬太陽光。
今年春節,中科院上海技術物理研究所天基碳監測突擊隊一直堅守實驗室。 根據科研任務安排,團隊研發的高光譜溫室氣體探測器即將分階段驗收,他們要抓住視窗期對儀器進行最後的標定和標定。
在這個20多人的團隊中,既有60後,也有00後,人數最多的是90後,他們的家鄉遠在甘肅、四川等地。 令人感動的是,專案組在春節期間沒有通知大家加班,但大家都非常默契地留下來。 高光譜溫室氣體探測器專案負責人楊毅表示:“能和一群志同道合的朋友一起克服困難,追逐夢想,是非常幸運的。 機械總設計師黃蘇南說:“能做別人沒做過的事情,我感到非常高興,家人也很支援。 ”
光學副總設計師成龍,從開始攻讀博士學位開始,9年來一直瞄準這個方向。 他說:“科研人員最大的幸運就是參與國家需要的前沿專案,現在專案接近完成,我想做得更好。 ”
新負載率先探索之路有“三難”
要在2030年之前實現“碳達峰”,您需要了解全球溫室氣體的資料——誰排放了這些氣體? 排隊多少? 他們又走了**? 2009年哥本哈根氣候大會一結束,中國就開始部署碳衛星研製,2016年成功發射了第一顆監測全球二氧化碳濃度的碳衛星。 然而,除了二氧化碳,溫室氣體還包括水蒸氣、甲烷、一氧化二氮等,為了更準確地掌握碳排放資料,需要“多看”。
目前,世界上所有的溫室氣體監測都只把二氧化碳當成氣體來“看”,而“多”意味著這是一條以前沒有人走過的路。 2008年前後,中國科學院上海技術與物理研究所率先開展了天基溫室氣體監測技術的前期研究。
率先探索道路有三個困難。 上海技術物理研究所所長、儀器總設計師丁磊解釋說:“首先,光譜需要更寬、更精確,以便觀察空間中更多氣體的濃度並'看到'細節;二是視場要大,同類儀器的視場寬度一般在10公里以上,我們研製的儀器需要覆蓋100公里,才能有效縮短對世界和敏感區域的探測週期; 第三,資訊處理難度更大,對器件精度、地面測試、儀器研發等提出了新的挑戰。 ”
為此,上海技術物理學院聯合全國最強的科研力量攻關關鍵問題,完成了全球首款大範圍高精度溫室氣體探測器樣機的研製。 與目前國際同類載荷相比,其總光學視場增加了7約3倍,光譜解像度翻倍,光譜取樣率提高50%,訊雜比提高30%,可實現甲烷的高精度檢測,有望將溫室氣體反演精度提高到1ppm(百萬分之一)。
在模擬空間環境中進行精確“調諧”
春節前夕,高光譜溫室氣體探測器被送往-120低溫真空室,在那裡它將經歷未來半個月必須通過模擬空間環境進行的測試。
正如樂器在演奏前需要調諧一樣,光譜的數學量被轉換為大氣中氣體的實際物理量,校準也需要校準。 作為具有領先指標的全新自主研發有效載荷,該環節的工程量巨大。
整合電子總設計師張東東說:“我們使用了4000多個光譜,需要24小時不間斷的除錯,才能使它們成為惡劣環境下高度靈敏的反饋資料指標,並與實際觀測結果一致。 ”
在機械副總設計師雷松濤提交的初步方案中,儀器重量達到600公斤,修訂意見要求將重量減至300公斤。 為了實現這一目標,該載荷中的幾乎所有材料和結構都經過了完全重新設計,這些材料和結構也將在低溫真空測試中進行測試。 “在不同的溫度和重力場變化下,我們的載荷變形不能超過微公尺級。 雷松濤說。
如果一切順利,今年3月,這款高光譜溫室氣體監測儀將迎來分階段驗收。 未來將安裝在上海研製的碳衛星上,從太空探測全球大氣中溫室氣體濃度,為實現“碳達峰”提供資料參考。
作者:沈玉莎。
文:記者 沈沙圖:袁靜 編輯:傅璐
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