測量海洋鹽度，這顆衛星如何“望聞問切”

11月14日，由中國航天科技集團五院抓總研制的我國首顆海洋鹽度探測衛星成功發射，標志著我國在海洋動力環境觀測領域邁出重要一步，填補了我國海洋動力衛星系列在海洋鹽度探測能力上的空白。

記者從五院了解到，海洋動力環境包括溫、鹽、深、風、浪、流等多種要素，其中海洋鹽度的測量是一大難關。過去，我國主要通過海洋科考船或漂流浮標來獲取一手海洋鹽度數據，數據覆蓋范圍和觀測連續性有限。目前，全球尚無大范圍連續穩定的高精度海洋鹽度探測數據。

五院遙感衛星總體部衛星研制團隊歷經10余年矢志攻堅，先后攻克高精度、高穩定度L波段接收機，主被動聯合電磁兼容性，大尺寸高精度天線展開，海洋鹽度數據預處理及反演，綜合孔徑輻射計外定標技術等多項關鍵技術，使我國擁有了自主可控、高精度高連續性的全球海洋鹽度數據源。

研制人員介紹，運用衛星遙感手段探測海洋鹽度，主要是通過對衛星獲取的海面微波輻射亮溫數據進行反演而成，但是亮溫的變化幅度很小，探測也常受到多重因素影響，因此天基高精度海洋鹽度探測一直是世界級難題。

亮溫是衡量海面微波輻射強度的物理量，會跟隨海洋鹽度變化而變化，可以通過微波輻射計接收海面微波輻射信號測得。但是，海面溫度、海面粗糙度、人為信號干擾等都會影響微波輻射計測量的精準度。

為了盡可能排除各種干擾，研制人員設計了多種遙感器聯合探測方案，給衛星配置了綜合孔徑微波輻射計、主被動探測儀和頻譜監測儀三類遙感載荷，能夠同步測量海洋鹽度各種影響要素。

這使得海洋鹽度探測衛星可以像老中醫一樣對全球海洋“望聞問切”，全面地獲取海洋鹽度探測所需數據。

“望”指衛星站在“太空視角”俯瞰，對全球海洋進行大范圍的連續觀測。

“聞”是衛星的重要工作，所搭載的數臺載荷用于“收聽”海面微波信號。綜合孔徑輻射計選擇了對于海面亮溫變化更敏感、波長較長、頻率較低的L波段，依托小口徑天線陣列等效合成大口徑天線效果的原理，收聽海面“低聲訴說”的亮溫信息；主被動探測儀中被動探測儀由L、C、K波段三個微波輻射計組成，分別收聽海面的“低、中、高音”部分。其中，C波段、K波段信號能夠幫助實現海面溫度數據的反演。

“問”則由頻譜監測儀完成。由于衛星主要工作的L波段也是手機通信、北斗導航等的工作波段，因此L波段微波輻射計接收的信號常會受到人類活動信號干擾。而頻譜監測儀不僅能收聽海面微波信號、分辨“音色”，還能識別位置，如同在詢問“干擾源在何方”，并且精準鎖定干擾信息，幫助科研人員排除射頻干擾。

“切”則是衛星唯一一個主動動作，由主被動探測儀的主動儀器——L波段微波散射計完成。它通過向海面發射微波信號，測算信號遇到海面波浪等發生的后向散射系數，如同伸手“摸”海面的“皮膚狀況”，來探測海面粗糙度。

通過“望聞問切”，海洋鹽度探測衛星獲取海面亮溫、海面溫度、海面粗糙度、射頻干擾等信息并提供給地面站，由地面工作人員進行數據處理，進而反演出海洋鹽度信息。