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月亮之上建基地遙感衛星不必“奔波忙”

2016年08月04日05:51 經濟日報

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　　2016國際地球科學與遙感大會近日在北京結束，此次會議是全球該領域最具影響力的學術會議，我國科學家郭華東院士在會上講述了從月球上開展對地觀測的新設想，提出在月球上建立載人基地，依靠該基地放置一個望遠鏡，實現對地球半球的整體觀測。

　　中國科學院遙感與數字地球研究所郭華東院士認為，地球觀測技術的創新源於人們對地球不斷深化的認識和隨著社會經濟不斷發展的應用需求。他説，“對地觀測科學技術正面臨全新的機遇和挑戰。在地球科學研究中，人們越來越認識到需要將地球作為一個整體進行綜合觀測，更需要以全球性的系統觀和多時空尺度分析方法來研究地球整體行為”。

　　郭華東透露，“地球宏觀科學現象的月基觀測研究”已成為國家自然科學基金委2015年批准的重大項目，由他擔任項目負責人。

　　為什麼要建立月球對地觀測基地呢？郭華東院士認為，空間觀測數據對揭示地球系統演化過程的潛在機制非常重要，然而沒有哪種單一平臺能解決所有的空間觀測問題。太陽同步軌道衛星可以保證每天在確定的時刻觀測某一目標，但是採樣較為單一，且軌道低，視野小。而地表、大氣、海洋的物理性質無時無刻不在變化。地球同步軌道衛星能完成時間維度的連續採樣，並將視野擴大到整個地球半球，有助於對地球大尺度宏觀現象的觀測。然而它也存在一些缺點，例如不能覆蓋所有經度，難以觀測南北極以及觀測角度單一等。

　　月球對地觀測具有遙感衛星不具備的很多優勢。月球是一個長期存在的平臺，比任何人造衛星的壽命都要長。而全球變化資訊的提取需要長期固定的觀測平臺，在此平臺上對地球表面進行數十年、乃至數百年的長期連續性的觀測，才能為地球系統長期變化規律研究提供強有力的數據支撐。月基平臺的壽命遠遠長於人造地球衛星，能夠提供長期的、精確校準的時間序列數據，這將大大有利於地球氣候系統變化研究。

　　正所謂“站得高看得遠”，郭華東表示，“通過月基合成孔徑雷達對地觀測，不僅能達到與星載雷達相同的空間解析度，而且測繪帶幅寬能達到數千公里，高於星載雷達一個量級”。

　　“另外，通過準確測量固體地球動態的區域異質性變化，可以加深對板塊構造運動等的理解，從而為地震研究和地球動力學研究提供支援。與衛星觀測相比，在月球上觀測全球植被動態、中高層大氣成分變化等海陸氣地球宏觀科學現象具有一定優勢。”他補充説。

　　優勢很多，困難也不小。郭華東院士坦承，現階段實現月基對地觀測面臨大量技術瓶頸。首先，月基對地觀測要長期穩定地獲取數據，必須依靠一個長期的載人月球基地，這對空間運載、月表建設、能源供給等方面的技術提出了更高的要求。其次，由於觀測距離遙遠，對感測器參數要求更為苛刻。目前，一些光學被動感測器已經足夠實現月基觀測，需要通過綜合設計降低成本並使其更好地貼合應用需求；對於主動類感測器，接收信號信噪比將是一個重要限制，如何通過硬體或數據處理手段提高信噪比是需要突破的關鍵技術之一。最後，還需要研發適合月基觀測的觀測方法，包括觀測模式、觀測構型及相應的數據處理和資訊提取演算法等。

　　對於上述問題，郭華東表示，接下來通過項目的研究，擬解決地球宏觀科學現象月基觀測領域“看什麼”“怎麼看”“放什麼”和“怎麼放”四個方面的關鍵科學問題。

　　郭華東説，月基對地觀測是一個龐大的系統工程，涉及多個學科及工程領域，投入較高，因此單靠一個國家比較困難，需要加強國際合作，聯合各國力量建設長期的月球載人基地，充分利用各國的先進技術和人力物力資源，制訂切實可行的月基對地觀測規劃與逐步實施方案，為實現月基對地觀測提供基本保障。

(責任編輯：羅伯特)

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