9月7日，伴隨著長征二號丙運(yùn)載火箭的轟鳴，海洋一號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)我國同平臺高精度交叉定標(biāo)技術(shù)的空白，提升我國海洋衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度，助力我國海洋觀測邁入新征程。

星上定標(biāo)光譜儀：具備四大“法寶”的星上“質(zhì)檢員”

作為國內(nèi)首臺對同平臺上其他載荷進(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)測到同時搭載于海洋一號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，并且比上述三臺載荷自身監(jiān)測得更加精準(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)”，來判定上述三臺載荷在軌期間的性能衰減情況，并通過計算得出它們實(shí)時下傳數(shù)據(jù)信息的精準(zhǔn)性。因此，也可以說該光譜儀在海洋一號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、全光路太陽定標(biāo)技術(shù)，多漫射板在軌比對校正和波長定標(biāo)等技術(shù)首先對自己進(jìn)行 “校準(zhǔn)”，科研人員將該光譜儀實(shí)時“看”到的太陽輻射能量數(shù)據(jù)，與太陽實(shí)際的光譜輻射能量數(shù)據(jù)相比對，就可以計算出該光譜儀因?yàn)榘l(fā)射時的振動和太空環(huán)境的影響而產(chǎn)生的性能變化。通過這個變化，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。這個正確值將被作為“基準(zhǔn)”，和其他三臺載荷實(shí)時下傳的數(shù)據(jù)相比對，最終判斷出三臺載荷在太空中與在地面上的不同，進(jìn)而再通過計算修正，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)光譜儀的幅寬相對較小，因此，科研人員對其采用一維指向機(jī)構(gòu)設(shè)計，使其可對星下點(diǎn)±30 °范圍內(nèi)的特定區(qū)域進(jìn)行選擇觀測，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，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。

信噪比大幅提高，助力性能提升。和陸地相比，海洋這一觀測目標(biāo)的亮度相對較暗，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，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所對光譜儀采用高信噪比、大動態(tài)范圍響應(yīng)探測器及信號處理電路設(shè)計，同時，采用低雜散光、低偏振靈敏度光學(xué)設(shè)計，滿足其對海洋這一低亮度、容易受雜散光影響的目標(biāo)信號的觀測需求，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)對地觀測載荷，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，該光譜儀的可見近紅外譜段，采用高光譜成像儀設(shè)計形式，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C衛(wèi)星平臺上搭載的另外一臺遙感載荷——海岸帶成像儀，也是由北京空間機(jī)電研究所研制。作為國內(nèi)第三臺成功在軌的海岸帶成像儀，該成像儀將接過海洋一號B星上搭載的海岸帶成像儀的接力棒。相較于海洋一號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，是一個敏感的過渡地帶，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態(tài)范圍和很高的信噪比。相較于傳統(tǒng)對地觀測遙感器的最高信噪比，海洋一號C衛(wèi)星海岸帶成像儀的信噪比提高了將近兩倍。

對于以低亮度的水體作為觀測目標(biāo)的載荷來說，雜散光在強(qiáng)光的背景下，可能會使目標(biāo)信號完全被雜散光輻射噪聲所淹沒。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，并通過測試驗(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，水色遙感器都要求儀器自身偏振靈敏度低，對設(shè)計、加工、鍍膜全過程均進(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)時下傳的數(shù)據(jù)，很快解析出圖像畫面。

未來星上定標(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)我國海洋水色遙感的業(yè)務(wù)化運(yùn)行。（韓美玲）