2022年8月4日11時(shí)08分，由中國航天科技集團五院遙感衛星總體部抓總研制的陸地生態(tài)系統碳監測衛星（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“碳星”），在太原衛星發(fā)射中心由長(cháng)征四號乙運載火箭成功發(fā)射。
我國傳統的碳匯測量主要依靠人工對森林植被進(jìn)行抽樣監測，碳星的應用將改變這一現狀，標志著(zhù)我國碳匯監測進(jìn)入天基遙感時(shí)代。
森林碳匯監測需要有高精度的植被數據作為支撐。植被高度、植被面積、葉綠素熒光和大氣PM2.5含量，是計算森林碳匯能力的核心數據。碳星是世界首顆森林碳匯主被動(dòng)聯(lián)合觀(guān)測的遙感衛星，配置了4種載荷支持獲取以上數據。
碳星利用 多波束激光雷達進(jìn)行植被測高，其實(shí)是個(gè)抽樣測量的過(guò)程，通過(guò)計算激光到樹(shù)冠以及地面的時(shí)間差計算樹(shù)木的高度，而衛星一次測量發(fā)射出激光的光束數量、發(fā)射頻 次則決定測量精度。為最大程度提升植被測高的數據精度，研制團隊通過(guò)數據反演、仿真分析、應用測試等實(shí)現1秒發(fā)射測量激光200次的能力，并對激光雷達所 需的衛星環(huán)境和硬件配置進(jìn)行適應性設計，克服散熱等難題，最終實(shí)現測點(diǎn)間隔由公里級跨越至百米級，植被測高精度大幅提升。
為了準確還原森林茂密程度，研制團隊為衛星設計安裝了5個(gè)多光譜相機，實(shí)現對地5角度立體觀(guān)測。為避免植被陰、陽(yáng)面光線(xiàn)影響，研制團隊創(chuàng )新性提出月球定標方法，確保5角度成像光譜響應一致。具備這些能力后，碳星便能繪制出“立體”植被分布圖，精準覆蓋觀(guān)測區域的一草一木。
葉綠素是 植被光合作用的關(guān)鍵影響因素，葉綠素熒光高精度制圖也成為碳星支撐高精度碳匯監測的重要環(huán)節。但葉綠素熒光的能量非常小，僅有約0.5%至2%以熒光的形 式發(fā)射出來(lái)。為提升葉綠素光譜探測精細程度，科研人員為碳星設計配置了超光譜探測儀，創(chuàng )新性使用了光柵分光原理，將光譜分辨率較傳統提升了10倍，實(shí)現國 際首次0.3納米精細探測，能夠探測到人眼所看不到的太陽(yáng)光細微明暗變化。
為了去除 大氣對監測數據的影響，研制團隊將大氣校正做到了極致。碳星專(zhuān)門(mén)配置了偏振成像儀，支持35個(gè)角度監測大氣PM2.5含量，獲取大氣橫向PM2.5含量信 息；還增配了大氣激光雷達，用于獲取大氣縱向PM2.5含量信息。一橫一縱，將數據信息由二維變成了三維，確保大氣校正更精準。
除了森林碳匯監測這一主業(yè)，碳星還可廣泛應用于環(huán)保、測繪、氣象、農業(yè)、減災等領(lǐng)域，工作模式多達47種。
為了讓衛星支持更多應用，同時(shí)操控便捷，研制團隊從硬件上保證各種載荷數據獨立傳遞，從軟件上讓衛星“智能化”，根據設定的邊界條件參數實(shí)現自主辨別海洋、陸地、光照條件，并以此自動(dòng)規劃最佳探測任務(wù)流程，實(shí)現自主任務(wù)規劃。
在這種設計下，除了特殊或突發(fā)任務(wù)，碳星無(wú)需用戶(hù)操心，而能像智能掃地機器人一樣，掃哪里、怎么掃，全自動(dòng)完成。