9月7日，伴隨著長(zhǎng)征二號(hào)丙運(yùn)載火箭的轟鳴，海洋一號(hào)C衛(wèi)星在太原衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射。本次衛(wèi)星上搭載了由中國(guó)空間技術(shù)研究院所屬的北京空間機(jī)電研究所新研制的星上定標(biāo)光譜儀和海岸帶成像儀，將填補(bǔ)我國(guó)同平臺(tái)高精度交叉定標(biāo)技術(shù)的空白，提升我國(guó)海洋衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度，助力我國(guó)海洋觀測(cè)邁入新征程。

星上定標(biāo)光譜儀：具備四大“法寶”的星上“質(zhì)檢員”

作為國(guó)內(nèi)首臺(tái)對(duì)同平臺(tái)上其他載荷進(jìn)行在軌定標(biāo)的遙感器，北京空間機(jī)電研究所承擔(dān)了星上定標(biāo)光譜儀的研制工作。此光譜儀能夠監(jiān)測(cè)到同時(shí)搭載于海洋一號(hào)C衛(wèi)星上的海洋水溫水色掃描儀、紫外成像儀及海岸帶成像儀的數(shù)據(jù)信息，并且比上述三臺(tái)載荷自身監(jiān)測(cè)得更加精準(zhǔn)。由此，該光譜儀所下傳的數(shù)據(jù)，將被科研人員作為“基準(zhǔn)”，來(lái)判定上述三臺(tái)載荷在軌期間的性能衰減情況，并通過(guò)計(jì)算得出它們實(shí)時(shí)下傳數(shù)據(jù)信息的精準(zhǔn)性。因此，也可以說(shuō)該光譜儀在海洋一號(hào)C衛(wèi)星上擔(dān)任著“質(zhì)檢員”的角色。

研究所星上定標(biāo)光譜儀負(fù)責(zé)人馬越介紹到：“為了當(dāng)好‘星上質(zhì)檢員’，定標(biāo)光譜儀具備高精度、高效能、高性能、高光譜四大‘法寶’?！?/span>

“質(zhì)檢員”為確保自身數(shù)據(jù)精度足夠高，以恒定的太陽(yáng)光譜輻射能量數(shù)據(jù)為標(biāo)準(zhǔn)，采用全口徑、全光路太陽(yáng)定標(biāo)技術(shù)，多漫射板在軌比對(duì)校正和波長(zhǎng)定標(biāo)等技術(shù)首先對(duì)自己進(jìn)行 “校準(zhǔn)”，科研人員將該光譜儀實(shí)時(shí)“看”到的太陽(yáng)輻射能量數(shù)據(jù)，與太陽(yáng)實(shí)際的光譜輻射能量數(shù)據(jù)相比對(duì)，就可以計(jì)算出該光譜儀因?yàn)榘l(fā)射時(shí)的振動(dòng)和太空環(huán)境的影響而產(chǎn)生的性能變化。通過(guò)這個(gè)變化，科研人員就可以等比算出它“看”到的海洋光譜輻射能量數(shù)據(jù)的正確值。這個(gè)正確值將被作為“基準(zhǔn)”，和其他三臺(tái)載荷實(shí)時(shí)下傳的數(shù)據(jù)相比對(duì)，最終判斷出三臺(tái)載荷在太空中與在地面上的不同，進(jìn)而再通過(guò)計(jì)算修正，得出最終的精準(zhǔn)數(shù)據(jù)。

實(shí)現(xiàn)“視線”偏轉(zhuǎn)，提高觀測(cè)靈活性。與海洋水溫水色掃描儀、紫外成像儀及海岸帶成像儀相比，星上定標(biāo)光譜儀的幅寬相對(duì)較小，因此，科研人員對(duì)其采用一維指向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，使其可對(duì)星下點(diǎn)±30 °范圍內(nèi)的特定區(qū)域進(jìn)行選擇觀測(cè)，有效避免軌道、云層等限制因素影響，提高其使用靈活性和工作效能。 也就是說(shuō)，該光譜儀的“眼睛”可以實(shí)現(xiàn)在±30 °的范圍內(nèi)偏轉(zhuǎn)“視線”，選擇區(qū)域進(jìn)行觀測(cè)。

信噪比大幅提高，助力性能提升。和陸地相比，海洋這一觀測(cè)目標(biāo)的亮度相對(duì)較暗，也極易受雜散光干擾，這就要求星上定標(biāo)光譜儀需要具備高信噪比。與此同時(shí)，鑒于“質(zhì)檢員”的身份，它要既“看清”海洋，又“看清”陸地。鑒于此，508所對(duì)光譜儀采用高信噪比、大動(dòng)態(tài)范圍響應(yīng)探測(cè)器及信號(hào)處理電路設(shè)計(jì)，同時(shí)，采用低雜散光、低偏振靈敏度光學(xué)設(shè)計(jì)，滿足其對(duì)海洋這一低亮度、容易受雜散光影響的目標(biāo)信號(hào)的觀測(cè)需求，提高其定標(biāo)精度，使該星上定標(biāo)光譜儀具備較高性能。據(jù)悉，相較于傳統(tǒng)對(duì)地觀測(cè)載荷，該星上定標(biāo)光譜儀在相同入瞳光輻射亮度條件下，信噪比提高了將近10倍。

與此同時(shí)，該光譜儀的可見(jiàn)近紅外譜段，采用高光譜成像儀設(shè)計(jì)形式，使其可獲取連續(xù)高光譜分辨率數(shù)據(jù)，光譜匹配精度高，可為不同譜段設(shè)置的載荷提供定標(biāo)。

海岸帶成像儀：本領(lǐng)更強(qiáng)的“接力者”

海洋一號(hào)C衛(wèi)星平臺(tái)上搭載的另外一臺(tái)遙感載荷——海岸帶成像儀，也是由北京空間機(jī)電研究所研制。作為國(guó)內(nèi)第三臺(tái)成功在軌的海岸帶成像儀，該成像儀將接過(guò)海洋一號(hào)B星上搭載的海岸帶成像儀的接力棒。相較于海洋一號(hào)A/B星，它的幅寬提升了近兩倍，分辨率提高了五倍，在軌壽命也從B星的三年提升至五年。

海岸帶是陸地系統(tǒng)和海洋系統(tǒng)的結(jié)合部，是一個(gè)敏感的過(guò)渡地帶，也是海洋與大陸兩大不同屬性的地貌單元相互連接的地帶。因此，海岸帶成像儀的成像要兼顧海洋水色、陸地生態(tài)和極地冰川。海水的反射率非常低，而冰川的反射率又非常高，因此，像星上定標(biāo)光譜儀一樣，海岸帶成像儀也需要很大的動(dòng)態(tài)范圍和很高的信噪比。相較于傳統(tǒng)對(duì)地觀測(cè)遙感器的最高信噪比，海洋一號(hào)C衛(wèi)星海岸帶成像儀的信噪比提高了將近兩倍。

對(duì)于以低亮度的水體作為觀測(cè)目標(biāo)的載荷來(lái)說(shuō)，雜散光在強(qiáng)光的背景下，可能會(huì)使目標(biāo)信號(hào)完全被雜散光輻射噪聲所淹沒(méi)。為此，研究人員建立了全鏈路的雜光仿真分析模型，采用光陷阱、超黑件等雜光抑制手段，并通過(guò)測(cè)試驗(yàn)證了該措施的有效性。另外，為了避免入射光偏振狀態(tài)不同，造成傳感器響應(yīng)的波動(dòng)，水色遙感器都要求儀器自身偏振靈敏度低，對(duì)設(shè)計(jì)、加工、鍍膜全過(guò)程均進(jìn)行了精細(xì)控制，有效降低了地面科研人員的數(shù)據(jù)反演難度，使地面科研人員能夠根據(jù)該成像儀實(shí)時(shí)下傳的數(shù)據(jù)，很快解析出圖像畫(huà)面。

未來(lái)星上定標(biāo)光譜儀與海岸帶成像儀將與其他載荷一起，服務(wù)于我國(guó)海洋、環(huán)保、減災(zāi)、氣象、水利、農(nóng)業(yè)等各項(xiàng)業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)我國(guó)海洋水色遙感的業(yè)務(wù)化運(yùn)行。（韓美玲）