Die Geheimnisse von Umweltsatelliten lüften – Satelliten-„Augen am Himmel“, die das schöne China ein Leben lang schützen

Wenn man aus dem weiten Weltraum in 705 Kilometern Entfernung auf die Erde hinunterblickt, wird der „Hahn“ im Osten grün. Ein Ort namens Saihanba auf dem 117. Längengrad Ost und dem 42. Breitengrad Nord hat sich von einem Stück verwelkter gelber Falten in ein grünes Band verwandelt.

Mit seinen scharfen Augen und Ohren kann er nicht nur Veränderungen in der ökologischen Umwelt überwachen, sondern auch jede Veränderung auf einer Straße, einer Stadt oder einem Berg wahrnehmen.

Die von seinen „Augen“ und „Ohren“ erfassten Informationen werden in Form von Bildern und Signalen an die Empfangsstation am Boden übermittelt und kommen beispielsweise im Bereich der ökologischen Umwelt zum Einsatz.

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Es ist der ökologische Umweltsatellit.

Am 13. Oktober 2022 um 6:53 Uhr startete die Trägerrakete Langer Marsch 2C im Satellitenstartzentrum Taiyuan den Satelliten Environmental 2E erfolgreich in die vorgegebene Umlaufbahn, und die Startmission war ein voller Erfolg. Bisher bestehen die ökologischen und Umweltsatelliten, die vom Ministerium für Ökologie und Umwelt organisiert, entwickelt, gebaut und normalerweise im Orbit betrieben werden, aus fünf „Brüdern und Schwestern“, nämlich „Umwelt 2A, B, E“, „Hyperspektraler Beobachtungssatellit“ und „Atmosphärischer Umweltüberwachungssatellit“.

Von der Demonstration bis zur Projektgründung, vom Entwurf bis zur Forschung und Entwicklung, von der Herstellung bis zum Start, vom Nutzlaststart bis zur Datenübertragung, von den Tests im Orbit bis zur Satellitenlieferung – jeder Schritt, den sie unternommen haben, ist ein Sprung von „0“ auf „1“. Jeder Bestandteil davon steckt voller Geschichten und hilft der ökologischen Umweltindustrie dabei, ihre Kapazitäten für quantitative Fernerkundungsüberwachungsdienste sprunghaft zu verbessern. Außerdem wird unserem Land eine starke Unterstützung geboten, um eine synergetische Effizienz bei der Reduzierung der Umweltverschmutzung und der CO2-Emissionen zu erreichen und ein schönes China aufzubauen.

Eine große Sache

Grüne Gewässer schlängeln sich, grüne Berge stehen sich gegenüber, die Vegetation ist üppig, Blumen und Vögel sind Nachbarn, wenn Sie das Fenster öffnen, können Sie Grün sehen, wenn Sie tagsüber nach oben schauen, können Sie blauen Himmel und weiße Wolken sehen und nachts können Sie funkelnde Sterne sehen. Diese Art pastoraler Poesie verkörpert die gemeinsame Sehnsucht und das Streben der Menschen nach einem grünen und schönen Leben.

Mit der rasanten Entwicklung der Wirtschaft meines Landes haben Umweltprobleme immer mehr Aufmerksamkeit auf sich gezogen, und die Aufgaben der Umweltüberwachung sind immer umfangreicher und die Anforderungen immer höher geworden. Was den Überwachungsmaßstab betrifft, sollten wir nicht nur auf die Umwelt- und Ökologieveränderungen auf regionaler Ebene achten, sondern auch auf den Klimawandel auf globaler Ebene. Was die Überwachungsinhalte betrifft, gibt es immer mehr Überwachungselemente.

Wie können wir also die ökologische Umwelt meines Landes umfassend überwachen, damit unsere „grünen Gewässer und grünen Berge“ nicht zerstört werden und Mensch und Natur harmonisch koexistieren können? Die Satellitenfernerkundungstechnologie hat dabei eine entscheidende Rolle gespielt.

Als neue Überwachungsmethode für den ökologischen und Umweltschutz im neuen Zeitalter wird die satellitengestützte Fernerkundung die Governance-Fähigkeiten meines Landes im Bereich des ökologischen und Umweltschutzes erheblich verbessern.

Während des Interviews erklärte You Dai'an, stellvertretender Direktor des Zentrums für ökologische und umweltbezogene Weltraumdaten des Zentrums für Satellitenumweltanwendungen des Ministeriums für Ökologie und Umwelt und Direktor des Instituts für ökologische und umweltbezogene Satellitenentwicklung, gegenüber Environmental Economy, dass die globale Weltrauminfrastruktur gegenwärtig in eine neue Phase systematischer Entwicklung und globaler Dienste eingetreten sei und die Satellitenfernerkundung sich in Richtung einer umfassenden Beobachtung der Erde und einer gemeinsamen Beobachtung mehrerer Satellitennetzwerke entwickelt habe und nach und nach eine globale, umfassende Beobachtungsfähigkeit entstanden sei, die dreidimensionale, mehrdimensionale, hohe, mittlere und niedrige Auflösungen kombiniere.

Bild vom Start und Zündungsmoment des hyperspektralen Beobachtungssatelliten. Zur Verfügung gestellt von Teng Jiahua

You Daian erklärte Reportern außerdem, dass die Satellitenfernerkundung die Vorteile einer großen Beobachtungsreichweite, hohen Aktualität und Quantifizierung habe und eine immer wichtigere Rolle bei der Fernerkundung der ökologischen Umwelt spiele.

Es wird berichtet, dass die Fernerkundung der ökologischen Umwelt makroskopisch, schnell, quantitativ und genau ist. Nach mehr als 50 Jahren rasanter Entwicklung hat es sich vom sichtbaren Licht zum gesamten Spektrum entwickelt und sich von der traditionellen optischen Bildgebung zu einer umfassenden Beobachtungstechnologie entwickelt, die Optik und Mikrowellen sowie aktive und passive Zusammenarbeit kombiniert. Die räumliche, spektrale, Strahlungs- und zeitliche Auflösung wird immer besser. Aufgrund der enormen Vorteile einer groß angelegten, ganztägigen und periodischen Überwachung globaler Umweltveränderungen bei jedem Wetter ist dies das praktikabelste und wirksamste technische Mittel zur Überwachung der dynamischen Veränderungen der makroökologischen Umwelt geworden.

In den letzten Jahren haben sich die Möglichkeiten meines Landes zur satellitengestützten Fernerkundung der ökologischen Umwelt stetig verbessert. Die ökologischen Umweltsatelliten im Orbit verfügen über leistungsstarke Fernerkundungsfunktionen zur Überwachung der atmosphärischen Umwelt, der ökologischen Wasserumwelt, der natürlichen Ökologie usw. Die Ersatzrate inländischer Fernerkundungssatellitendaten hat mehr als 90 % erreicht, wodurch die Abhängigkeit von ausländischen Fernerkundungsdaten effektiv gelöst wird und sie eine zunehmend wichtige Rolle bei der Fernerkundung der ökologischen Umwelt spielen.

Gleichzeitig verfügt You Daian über ein klares Verständnis der aktuellen Möglichkeiten und Anwendungen der Satellitenüberwachung der ökologischen Umwelt meines Landes. „Um den Anforderungen der ökologischen Umweltüberwachung meines Landes besser gerecht zu werden, den Aufbau einer ökologischen Zivilisation zu unterstützen und den Kampf gegen die Umweltverschmutzung zu führen, ist es derzeit dringend erforderlich, in meinem Land ein unabhängiges und kontrollierbares Satellitensystem zur Überwachung der ökologischen Umwelt einzurichten.“

Geburtsstraße

Der Satellit sieht aus wie ein großer Vogel mit ausgebreiteten Flügeln, der in den Himmel schwebt. Bei der Geburt eines Satelliten entstehen aus vielen Teilen zusammen ein vollständiger Satellit.

Teng Jiahua, ein Ingenieur am Zentrum für Satellitenumweltanwendungen des Ministeriums für Ökologie und Umwelt, erklärte Reportern, dass Satellitenprojekte im Allgemeinen aus sechs Hauptsystemen bestehen, nämlich Satellitensystemen, Trägerraketensystemen, Startplatzsystemen, Mess- und Kontrollsystemen, Bodensystemen und Anwendungssystemen. Die Geburt eines ökologischen Umweltsatelliten muss Phasen wie Projektdurchführbarkeitsstudie, Planung, Prototyp (Forschungssatellit), endgültigen Prototyp, Test und Auswertung im Orbit sowie Auslieferung und Betrieb durchlaufen.

Foto zur Verfügung gestellt von Teng Jiahua.

Bei der Umwandlung der Anforderungen in Satellitenkomponenten müssen die Benutzerabteilungen sämtliche Nutzungsanforderungen für die Satellitenüberwachung vorschlagen, die Anforderungen klassifizieren und die Arten der Erkennungselemente und Anforderungen an die Satellitenerkennungsindikatoren klären.

Anschließend entwirft die Abteilung für Satellitenentwicklung eine geeignete Satellitenumlaufbahn auf Grundlage der Benutzeranforderungen, schlägt entsprechende Erkennungsmethoden und Nutzlasten vor, wählt eine geeignete Satellitenplattform auf Grundlage von Volumen, Gewicht, Stromverbrauch usw. der Nutzlast aus, erstellt einen Gesamtentwurfsplan für den Satelliten und führt die Entwicklung und Konstruktion der „Komponenten“ gemäß diesem Plan durch.

You Daian sagte Reportern, dass der ökologische Umweltsatellit nach seiner Entwicklung zur Satellitenstartbasis transportiert werde.

Foto zur Verfügung gestellt von Teng Jiahua.

Anschließend erreicht gleichzeitig auch die Trägerrakete, die den ökologischen Umweltsatelliten startet, die Startbasis. Nach Abschluss des Basistests wird der ökologische Umweltsatellit an die Rakete andocken und so eine Satelliten-Raketen-Kombination bilden. Nach der Überprüfung durch Experten und der Feststellung, dass die Startbedingungen erfüllt waren, wurden die Rakete und der Satellit zum vorgesehenen Startplatz transportiert und mit dem Countdown 5, 4, 3, 2, 1 hieß es: „Zündung“! Auf Befehl startete die Rakete auf dem Turm inmitten riesiger Flammen in den Himmel und trug den ökologischen Umweltsatelliten direkt in den Himmel.

Nach einer gewissen Zeit, wenn sie den vorbestimmten Eintrittspunkt in die Umlaufbahn erreichen, trennen sich Satellit und Rakete. Anschließend wird der ökologische Umweltsatellit einer Reihe von Kontroll- und Testarbeiten unterzogen und kann seinen normalen Betrieb aufnehmen.

Der gesamte Prozess eines ökologischen Umweltsatelliten, von der Machbarkeitsstudie bis zur Datenübertragung, dauert in der Regel sechs bis acht Jahre. Es ist, als würde man sein eigenes Kind großziehen – vom hungrigen Baby zum temperamentvollen jungen Erwachsenen. Wenn man beobachtet, wie er erfolgreich in die Umlaufbahn eintritt, ist die Stimmung gemischt: voller Widerwillen, aber auch tiefem Stolz und Erleichterung. Sagte You Dai'an gerührt.

Besondere Merkmale

Die zivilen Satelliten meines Landes können derzeit in vier Hauptsysteme unterteilt werden: Wettersatelliten, Ressourcensatelliten, Ozeansatelliten und Umweltsatelliten. Im Vergleich zu anderen Serien begannen Umweltsatelliten später, entwickelten sich aber schneller.

Im Jahr 2008 wurden die Satelliten Environment 1A und B erfolgreich gestartet. Im Jahr 2012 wurde der Satellit Environment 1C ins All geschossen. Die drei Kleinsatelliten Environment 1A, B und C wurden vernetzt und betrieben. Das satellitengestützte Umweltanwendungssystem Environment 1 wurde gebaut und zunächst kommerziell in Betrieb genommen. Dies zeigt, dass die Umweltüberwachung meines Landes von „Sky Eye“ unterstützt wird.

Im September 2020 wurden die Satelliten Environmental 2A und B erfolgreich mit einer Rakete gestartet. Sie ersetzten die Satelliten Environmental Disaster Reduction 1A und B, die sich seit 12 Jahren im Orbit befanden und weiterhin den wichtigsten Anwendungsanforderungen der ökologischen und Umweltschutzarbeit des Landes gerecht werden.

Im September 2021 wurde der hyperspektrale Beobachtungssatellit erfolgreich gestartet. Sein Betrieb im Orbit füllte wirksam die Lücke in den hyperspektralen Fernerkundungsbeobachtungen meines Landes per Satellit und verbesserte die Lokalisierungsrate der hyperspektralen Fernerkundungsbeobachtungsdaten erheblich. Dies zeigt, dass die hyperspektrale Fernerkundung meines Landes erstmals operative Anwendungen im Bereich der ökologischen Umwelt realisiert hat. Der Satellit kann eine umfassende Überwachung der Landoberfläche und der atmosphärischen Umwelt durchführen und hyperspektrale Fernerkundungsdaten von Satelliten für die wichtigsten ökologischen und Umweltschutzaufgaben meines Landes bereitstellen.

Am 16. April 2022 wurde der Satellit zur Überwachung der atmosphärischen Umwelt erfolgreich in die vorgegebene Umlaufbahn gebracht und mit dem „Hyperspektralen Beobachtungssatelliten“ vernetzt, wodurch die Häufigkeit der Fernerkundungsbeobachtungen der atmosphärischen Umwelt meines Landes weiter erhöht, die Wiederbesuchsmöglichkeiten und die globalen Abdeckungsmöglichkeiten verbessert und die quantitativen Fernerkundungsdienstkapazitäten meines Landes in mehreren Bereichen wie ökologischer Umwelt, Meteorologie und Landwirtschaft erheblich erweitert wurden. Dadurch wurde die Abhängigkeit von ausländischen Fernerkundungsdaten wirksam gelöst und es ist von großer Bedeutung für die Förderung des ökologischen und Umweltschutzes.

Gleichzeitig sagte You Dai'an, dass bei der Fernerkundung der ökologischen Umwelt ökologische Umweltsatelliten die unbestrittene Hauptkraft seien, aber auch andere inländische Satellitenserien wie Gaofen, Fengyun, Resources, Ocean und sogar ausländische Satellitenserien wie Sentinel, Land Resources und Sunflower wichtige Datenquellen seien. Nur durch die koordinierte Nutzung unterschiedlicher Datentypen können wir die tatsächlichen Bedürfnisse der Ökologie- und Umweltschutzarbeit wirksam unterstützen.

Was also ist das Besondere an ökologischen Umweltsatelliten im Vergleich zu anderen Satellitenserien?

In diesem Zusammenhang erklärte You Dai'an den Reportern im Detail, dass erstens die Satellitenerfassung der ökologischen Umwelt viele Elemente umfasst, vom Himmel über die Erde bis hin zum Meer, der Atmosphäre, dem Land und dem Ozean – alles muss beobachtet werden, und die Anforderungen an eine umfassende Beobachtung sind relativ hoch.

Zweitens sind die Quantifizierungsanforderungen hoch. Es werden nicht nur geometrische quantitative Informationen über das beobachtete Ziel benötigt, sondern es muss auch eine höhere Fähigkeit zur Gewinnung von Informationen über die Zielzusammensetzung (Strahlungsquantifizierung) gewährleistet sein. Mit anderen Worten: Es ist nicht nur notwendig, „sichtbar“ zu sein, sondern auch, „herauszustechen“. Daher werden hohe Anforderungen an die Strahlungsgenauigkeit und die spektrale Auflösung gestellt.

Drittens besteht ein hoher Anspruch an Aktualität, insbesondere bei Geschäftsanwendungen wie der zentralen Ökologie- und Umweltschutzinspektion, der Durchsetzung ökologischer und umweltbezogener Gesetze und der Überwachung von Umweltnotfällen. Es ist notwendig, im Überwachungsbereich schnell aussagekräftige Daten zu erhalten und rasch auf die Anforderungen von Überwachungsaufgaben zu reagieren.

Mehrere Ladungen

Für viele Menschen sind Satelliten etwas ganz Besonderes und schon immer ein Mysterium gewesen. You Dai'an sagte Reportern, dass dies eigentlich nicht der Fall sei. Satelliten sind sehr „dumme“ Dinger, die die Erde nur in einer festen, von den Konstrukteuren im Voraus festgelegten Umlaufbahn umkreisen können. Sie sind nicht gerade „Hightech“. Tatsächlich werden die scheinbar „High-End“-Funktionen von Satelliten hauptsächlich durch die von ihnen getragenen Erkennungsinstrumente (Nutzlasten) realisiert.

Die Umweltsatelliten Nr. 2A und Nr. 2B verfügen über leistungsstarke multispektrale, hyperspektrale, infrarote und andere Fernerkundungsfunktionen zur Erdabbildung sowie über Fähigkeiten zur synchronen Atmosphärenerkennung. Sie sind mit vier Arten optischer Nutzlasten ausgestattet, darunter eine 16-Meter-optische Kamera, ein Hyperspektralbildgeber, eine Infrarotkamera und ein Atmosphärenkorrektor. Darunter besteht die optische 16-Meter-Kamera aus vier CCD-Kameras für sichtbares Licht, die durch die Zusammenfügung von Sichtfeldern multispektrale Bilder mit einer Breite von 800 Kilometern liefern können; Der Hyperspektralbildgeber hat eine Breite von 96 Kilometern und kann Erdbeobachtungen in mehr als 200 Spektralbändern durchführen, was der gleichzeitigen Aufnahme von mehr als 200 Fotos der Oberfläche unter Verwendung verschiedener Spektralbänder entspricht. Die Infrarotkamera hat eine Breite von 720 Kilometern und kann multispektrale Infrarotbilder wie Nahinfrarot, Kurzwelleninfrarot, Mittelinfrarot und thermisches Infrarot realisieren. Das Instrument zur atmosphärischen Korrektur kann mit demselben Sichtfeld wie die optische 16-Meter-Kamera im Orbit gleichzeitig multispektrale Informationen über die Atmosphäre gewinnen und wird zur Unterstützung der atmosphärischen Strahlungskorrektur bei der anschließenden Verarbeitung der 16-Meter-Daten verwendet.

Der hyperspektrale Beobachtungssatellit hat die integrierte Anwendung mehrerer Beobachtungsdaten wie Hyperspektral-, Vollspektrum-, Polarisations-, Mehrwinkel- und Flare-Daten auf demselben Satelliten realisiert. Die höchste spektrale Bildauflösung erreicht 2,5 Nanometer und die Breite beträgt 60 Kilometer; Die höchste spektrale Auflösung der atmosphärischen Erkennung erreicht 0,03 Nanometer, die Genauigkeit der Polarisationserkennung ist besser als 0,5 % und die Beobachtungswinkel erreichen 15. Die umfassenden Leistungsindikatoren haben das internationale Spitzenniveau erreicht.

Der hyperspektrale Beobachtungssatellit ist mit insgesamt 7 Detektionsinstrumenten ausgestattet, die das Spektrum vom Ultraviolett bis zum langwelligen Infrarot abdecken. Es integriert Bildgebungstechnologie und hyperspektrale Erkennungstechnologie und ermöglicht eine umfassende Beobachtung von räumlichen Informationen, spektralen Informationen und Strahlungsinformationen.

„In diesem kleinen ‚Körper‘ sind zwei Landoberflächen-Bildgeber und fünf Detektoren für die atmosphärische Zusammensetzung integriert, was diesen Satelliten zu einem wohlverdienten ‚Allrounder‘ macht“, sagte Teng Jiahua gerührt.

Die beiden Landoberflächenbildgeber – die Hyperspektralkamera für sichtbares Kurzwelleninfrarot (AHSI) und der Vollspektrum-Spektralbildgeber (VIMI) – können Land- und Wasserumweltelemente mit hoher Präzision überwachen, darunter Wasserschadstoffkonzentrationen, thermische Wasserverschmutzung, städtische Wärmeinseln, Artenvielfalt usw. Sie können zur natürlichen ökologischen Überwachung, zur Überwachung der Wasserqualität wichtiger Seen und Stauseen, zur Erkundung von Bodenschätzen, zur Überwachung des städtischen Wärmeinseleffekts, zur Überwachung des Katastrophenrisikos, zur Überwachung typischer Gletschergruppen und der Hintergrundschneeüberwachung, zur Feinfernerkundung in der Land- und Forstwirtschaft usw. eingesetzt werden und leisten so einen starken Beitrag zur Überwachung der roten Linie des ökologischen Schutzes meines Landes sowie zum Kampf um den Schutz klarer Gewässer und sauberer Ländereien.

Zu den fünf Detektoren für die atmosphärische Zusammensetzung gehören der Mehrwinkel-Polarisationsdetektor für atmosphärische Aerosole, der hochpräzise Polarisationsscanner und der Absorptionsaerosoldetektor. Diese Detektoren können zur Überwachung von PM2,5 und Dunst eingesetzt werden und helfen so, den Kampf zum Schutz des blauen Himmels zu gewinnen. Im Orbit werden das Atmospheric Trace Gas Differential Absorption Spectrometer und der Atmospheric Major Greenhouse Gas Monitor die einzigen verfügbaren hyperspektralen Nutzlasten zur Überwachung von Schadgasen und Treibhausgasen sein. Das Differenzabsorptionsspektrometer für atmosphärische Spurengase ist mit einer hyperspektralen 0,5-Nanometer-Ultraviolett-Erkennungsmethode ausgestattet, mit der die Bedingungen der globalen Schadgase täglich überwacht werden können und das der Arbeit meines Landes zur „Verhütung und Kontrolle der Luftverschmutzung“ und zur „koordinierten Erkennung von Ozon und PM2,5“ dient. Der wichtigste Treibhausgasmonitor in der Atmosphäre kann 1 bis 4 ppm Kohlendioxid und 20 ppb Methan erkennen, wodurch Kohlenstoffemissionen unsichtbar werden.

„Einfach ausgedrückt: Hyperspektrale Beobachtungssatelliten werden reichhaltigere Details, präzisere Komponenten, leistungsfähigere Funktionen, eine höhere Zeiteffizienz, eine breitere räumliche Abdeckung und genauere Beobachtungsdaten erkennen.“ You Dai'an erklärte Reportern, dass seinen „Adleraugen“ nichts entgehen könne, egal ob es um die Verbrennung von Stroh, illegale Emissionen oder Umweltprobleme wie Oberflächenschäden und Ölverschmutzungen auf dem Meer gehe.

Der Satellit zur Überwachung der atmosphärischen Umwelt ist für den Betrieb in einer sonnensynchronen Umlaufbahn in 705 Kilometern Höhe ausgelegt. Es ist mit fünf Fernerkundungsinstrumenten ausgestattet, darunter ein Lidar zur Atmosphärenerkennung, ein hochpräziser Polarisationsscanner, ein Mehrwinkel-Polarisationsbildgeber, ein Ultraviolett-Hyperspektraldetektor zur Bestimmung der Atmosphärenzusammensetzung und ein Breitband-Bildspektrometer.

Bezüglich der Fernerkundungsinstrumente an Bord gab You Dai'an ein Beispiel und sagte, dass dies fünf Passagieren entspräche, die ein „Raumauto“ bilden. Jedes von ihnen verfügt über verschiedene Messinstrumente, um eine kontinuierliche und dynamische umfassende Überwachung ökologischer und umweltbezogener Elemente wie Feinstaub in der Atmosphäre, Treibhausgase, gasförmige Schadstoffe, Wolken und Aerosole sowie der Wasserumwelt durchzuführen.

Foto zur Verfügung gestellt von Teng Jiahua.

„Insbesondere der ‚Distinguished Guest‘, das atmosphärisch klingende Lidar, stellt sehr hohe Anforderungen an das fahrerische Können der Sonderwagenfahrer.“ Liu Sihan, Chefexperte für Satellitentechnik am Zentrum für Satellitenumweltanwendungen des chinesischen Ministeriums für Ökologie und Umwelt, sagte, dass das Lidar zur Atmosphärensondierung im Betrieb Laserstrahlen verschiedener Frequenzbänder in Echtzeit zur Erde aussendet und die Laserechosignale empfängt. Durch Umkehrung der empfangenen Echosignale können Informationen zur globalen atmosphärischen Kohlendioxidsäulenkonzentration und zur vertikalen Verteilung von Wolken und Aerosolen umgekehrt werden. Noch wichtiger ist, dass damit eine hochpräzise Erfassung der globalen atmosphärischen Kohlendioxidsäulenkonzentration möglich ist.

Liu Sihan erklärte weiter, dass die herkömmlichen passiven Fernerkundungssatelliten bei der CO2-Erkennung im Allgemeinen eine Genauigkeit von 2 bis 4 ppm hätten und nur tagsüber Beobachtungen durchführen könnten. Sie werden außerdem stark von Wolken und Aerosolen beeinflusst und die Dateneffizienz liegt im Allgemeinen bei etwa 10 %. Aktive Lasermittel ermöglichen eine ganztägige Erkennung und der Laserpunkt ist relativ klein, sodass er dünne und unterbrochene Wolken durchdringen kann und weniger von Aerosolen beeinflusst wird. Die Dateneffizienz kann etwa 60 % erreichen und die Erkennungsgenauigkeit ist besser als 1 ppm.

„Mithilfe der oben genannten sich ändernden Eigenschaften können wir die Veränderungen dieser Komponenten in der Atmosphäre sehr empfindlich erfassen. Das Lidar zur atmosphärischen Detektion wird weder von Tag noch von Nacht beeinflusst und kann rund um die Uhr beobachten. Man kann es also als gewissenhaften „Modellarbeiter“ bezeichnen. Gleichzeitig wird es nicht von Breitengraden beeinflusst und kann globale Beobachtungen durchführen, um effektivere und hochpräzise Kohlendioxid-Beobachtungsdaten zu erhalten.“ sagte Liu Sihan.

Es ist nicht schwer zu erkennen, dass die Perspektive des ökologischen Umweltschutzes nicht auf die Berge, Flüsse, Seen und Ozeane beschränkt ist, die wir sehen können. Von nichts zu etwas und dann zum Streben nach qualitativ hochwertiger Entwicklung: Auch die Forschung meines Landes im Bereich der ökologischen Umweltsatellitentechnologie entwickelt sich in Richtung hoher Beobachtungsfähigkeiten und hoher Datenqualität.

Verschiedene Aufgaben

Wenn man nach oben schaut, sieht man am Himmel zahlreiche ökologische und Umweltsatelliten. Könnten sich ihre Funktionen überschneiden?

„Jeder Satellit hat eine andere Hauptmission.“ You Dai'an sagte Reportern, dass es kein Problem sei, zu viele Satelliten zu haben. Je mehr Satelliten sich in der Umlaufbahn befinden, desto besser kann eine Vernetzung erreicht werden, was wiederum die Datenerfassungs- und Abdeckungsmöglichkeiten sowie die Wiederbesuchsleistung erheblich verbessern kann. Andererseits können verschiedene Satelliten auch eine ergänzende Rolle spielen.

You Daian erklärte weiter: „Die Bilddaten der drei Satelliten Huanhuan-2A, B und E werden häufig in der Umweltüberwachung und -kontrolle verwendet und sind äußerst wichtig für die Verbesserung der Geschäftsmöglichkeiten der Fernerkundung der ökologischen Umwelt.“

Im Hinblick auf die Fernerkundungsüberwachung der atmosphärischen Umwelt kann eine dynamische Fernerkundungsüberwachung der Strohverbrennung und der Staubverschmutzung durchgeführt werden, um die Anwendung einer verfeinerten Fernerkundungsüberwachung der atmosphärischen Umweltverschmutzung zu realisieren und technische Unterstützung für die Prävention und Kontrolle der Luftverschmutzung sowie Frühwarnung und Prognose der Luftqualität zu bieten.

Im Hinblick auf die Fernerkundungsüberwachung der Wasserumwelt kann eine dynamische Überwachung von Wasserqualitätsparametern wie Chlorophyll a und Schwebstoffen, von Offshore-Umweltereignissen wie Ölverschmutzungen und Roten Gezeiten sowie der thermischen Verschmutzung von Gewässern wie etwa der warmen Ableitung von Kernkraftwerken und Wärmekraftwerken durchgeführt werden.

Im Hinblick auf die ökologische und umweltbezogene Überwachung kann es wichtige Datenunterstützung für Kerngeschäfte des ökologischen Managements bereitstellen, wie etwa die Überwachung und Bewertung von Ökosystemen, die Erstellung wichtiger ökologischer und umweltbezogener Parameter, die umfassende Überwachung von Naturschutzgebieten, die Überwachung und Bewertung der Entwicklung mineralischer Ressourcen sowie die ökologische und umweltbezogene Überwachung städtischer Ballungsräume und den kommerziellen Betrieb der Extraktion, Analyse und umfassenden Anwendung ökologischer und umweltbezogener Informationen.

In ähnlicher Weise liefern hyperspektrale Beobachtungssatelliten wichtige Datenunterstützung für die Überwachung der Atmosphäre, des Wassers, der natürlichen Ökologie usw., es gibt jedoch immer noch Unterschiede zwischen ihnen und den Satelliten Environment Nr. 2A und B.

You Daian stellte im Detail vor, dass hyperspektrale Beobachtungssatelliten im Bereich der Fernerkundung der atmosphärischen Umwelt eine Fernerkundung von Feinstaub, Staub, verunreinigten Gasen, Treibhausgasen usw. durchführen können, verfeinerte Fernerkundungsanwendungen zur Überwachung der atmosphärischen Umweltverschmutzung realisieren, technische Unterstützung für die Prävention und Kontrolle der Luftverschmutzung und die Frühwarnung und Vorhersage der Luftqualität bieten und dazu beitragen können, die „dualen Kohlenstoffziele“ zu erreichen.

Im Rahmen der Fernerkundungsüberwachung der Wasserumwelt kann eine dynamische Überwachung des Chlorophylls a, der Schwebstoffe, der Transparenz, des Eutrophierungsindex, der Wassertemperatur usw. durchgeführt werden.

Im Hinblick auf die Überwachung natürlicher Ökologie kann es wichtige Datenunterstützung für die Überwachung ökologischer Schutzgrenzen, Naturschutzgebiete, städtischer ökologischer Umwelt, der Entwicklung der Bergbauumwelt, der Artenvielfalt usw. liefern.

Erwähnenswert ist, dass hyperspektrale Beobachtungssatelliten eine wichtige Rolle bei der Überwachung der Artenvielfalt spielen können. Dies spiegelt sich vor allem in der verfeinerten Überwachung der Ökosysteme und der Lebensraumbedingungen der Arten wider. Im Vergleich zu früheren Multispektralsatelliten können die von diesem Satelliten gewonnenen Hyperspektral- und Vollspektralinformationen die Identifizierungsgenauigkeit von Ökosystemtypen, der Verbreitung und dem Gesundheitszustand wichtiger Artenhabitate oder Lebensräume verbessern.

Am Beispiel des Großen Pandas können wir mithilfe dieses Satelliten den Lebensbereich des Großen Pandas beobachten, etwa die Bambusarten, das Wasser, die Wärme und den Ernährungszustand.

Darüber hinaus berichtete You Daian Reportern erfreut über den vor kurzem erfolgreich gestarteten Satelliten zur Überwachung der atmosphärischen Umwelt, dass die Satellitenplattform und verschiedene Fernerkundungsinstrumente normal funktionierten. Es befindet sich noch in der Testphase im Orbit, es wurden jedoch bereits zahlreiche hochpräzise Fernerkundungsdaten erfasst und zahlreiche hochpräzise Anwendungsprodukte generiert.

Im Hinblick auf die globale Kohlenstoffüberwachung hat der Satellit zur Überwachung der atmosphärischen Umwelt drei internationale Premieren erzielt. Es wurden erstmals globale CO2-Säulenkonzentrationsdaten mit einer Genauigkeit von besser als 1 ppm ermittelt, erstmals wurden globale CO2-Säulenkonzentrationsdaten bei Nacht ermittelt und CO2-Säulenkonzentrationsdaten am Nord- und Südpol ermittelt. Die effektive Datenrate erreichte 60 % (passive Daten liegen im Allgemeinen bei etwa 10 %). Durch Quervergleiche mit anderen Satelliten und Bodenstationen hat der Anwendungseffekt ein international führendes Niveau erreicht.

Darüber hinaus können Satelliten zur Überwachung der atmosphärischen Umwelt in kurzer Zeit Daten zur CO2-Konzentration in wichtigen Regionen im Ausland, etwa in Europa und den USA, gewinnen. Dies wird meinem Land helfen, in der Kohlenstoffdiplomatie die Initiative zu ergreifen und eine Stimme zu bekommen, was uns mit einer bodengestützten Überwachung nicht möglich wäre. Im Hinblick auf die Überwachung der Luftverschmutzung hat der Satellit zur Überwachung der atmosphärischen Umwelt weltweit erstmals hochpräzise Aerosolprofildaten erfasst. Darüber hinaus wurden weltweit erstmals Daten zur Feinstaubkonzentration in Bodennähe durch eine Kombination aus aktiven und passiven Fernerkundungsmethoden gewonnen, wodurch hochpräzise Fernerkundungsdaten die Luftreinhaltung meines Landes unterstützen.

Durch die koordinierte Nutzung mehrerer Satelliten in einem Netzwerk hat der ökologische und Umweltsatellit nach seiner Anwendung im Orbit die Anwendungsmöglichkeiten meines Landes bei der umfassenden Überwachung der atmosphärischen Umwelt und des globalen Klimawandels erheblich verbessert. Dies ist von großer Bedeutung für die Verbesserung der umfassenden Anwendungseffizienz ökologischer und umweltbezogener Satellitenressourcen und für die Förderung des ökologischen und Umweltschutzes.

Alles auf einem Bild

Der Bezirk Jiawang in der Stadt Xuzhou in der Provinz Jiangsu war früher „zur Hälfte mit Kohlenstaub und zur Hälfte mit Erde bedeckt“, heute ist er jedoch „zur Hälfte mit grünen Bergen und zur Hälfte mit Seen bedeckt“. Satelliten haben die Veränderungen der ökologischen Umwelt im Bezirk Jiawang in den letzten zehn Jahren aufgezeichnet: Die kargen Hügel und verlassenen Minen wurden mit neuem Grün bedeckt, wodurch die ökologische Umwelt effektiv verbessert und die verborgenen Gefahren geologischer Katastrophen beseitigt wurden. Die in den Felsspalten des Dadong-Berges gepflanzten Setzlinge sind zu einem Wald herangewachsen und zu einer grünen Sauerstoffbar geworden, die von den Bürgern geschätzt wird ... Diese Veränderungen sind erfüllt von der Schönheit der natürlichen Ökologie.

Eine der wichtigsten Aufgaben ökologischer Umweltsatelliten ist die „Fotountersuchung“. Teng Jiahua erklärte Reportern, dass es bei ökologischen Umweltsatelliten zwei Arbeitsmodi gebe.

Der erste ist der kontinuierliche Beobachtungsmodus. Wenn sich der Satellit in der Umlaufbahn befindet, arbeiten alle Fernerkundungsinstrumente kontinuierlich. Die passive Nutzlast für sichtbares Licht schaltet je nach Tag und Nacht des Subsatellitenpunkts automatisch zwischen Beobachtung und Standby um. Die aktiven Laser- und Infrarotnutzlasten beobachten kontinuierlich und ohne Unterbrechung. Der Satellit überträgt alle Beobachtungsdaten zurück zur Erde. Dieser Arbeitsmodus eignet sich grundsätzlich zur Atmosphärenbeobachtung und verfügt über globale Beobachtungsmöglichkeiten.

Der zweite ist der benutzerdefinierte Beobachtungsmodus. Der Benutzer formuliert die Beobachtungsaufgabe (einschließlich Beobachtungszeit und Beobachtungsbereich) und der Boden sendet Anweisungen an den Satelliten. Nach Erhalt der Anweisungen beginnt der Satellit mit der Durchführung der Beobachtungsaufgabe, wenn die Umlaufbahn die entsprechende Position erreicht, erhält Fernerkundungsdaten des Einsatzgebiets und überträgt diese zurück zur Erde. Diese Methode eignet sich grundsätzlich für die Oberflächenbeobachtung, vor allem für mein Land.

Sie sind so weit von uns entfernt, können sie alle Objekte auf dem Boden klar erkennen? You Daian erklärte, dass Satellitendaten tatsächlich über die Datenübertragungsantenne auf dem Satelliten an das Datenempfangssystem der Satelliten-Bodenempfangsstation übertragen werden. Nach der Verarbeitung, beispielsweise durch Strahlungsverarbeitung und geometrische Korrektur, werden Primärdatenprodukte der Stufen 1–2 generiert und schließlich zur Erstellung fortgeschrittener Themen und Anwendungsprodukte an das Anwendungssystem übertragen.

„Verschiedene Elemente und ihre Verbindungen auf der Erde haben ihre eigenen, einzigartigen spektralen Eigenschaften. Das Spektrum gilt daher als „Fingerabdruck“ zur Identifizierung von Substanzen und ist ein wichtiger „Personalausweis“ zur Analyse der Eigenschaften verschiedener Objekte.“ Teng Jiahua sagte, dass Hyperspektralkameras, wie sie beispielsweise zur genaueren Erkennung der spektralen Eigenschaften von Oberflächenobjekten verwendet werden, die Eigenschaften von Objekten identifizieren können.

Nehmen wir als Beispiel ein Weizenfeld an, das an einem bestimmten Ort angebaut wird. Auf Grundlage der Bilder, die von früheren ökologischen und Umweltsatelliten aufgenommen wurden, können Fachleute schlussfolgern, dass es sich um eine Anbaufläche für Nutzpflanzen handelt, sie können jedoch nicht sagen, ob es sich um Weizen oder Reis handelt. Mithilfe der von hyperspektralen Beobachtungssatelliten erfassten Spektralinformationen können Fachleute jedoch schnell feststellen, welche Pflanzenarten angebaut werden.

Sie haben Reportern mitgeteilt, dass der ökologische Umfeldsatelliten massive Datenmengen erhalten, wenn er sich im Orbit befindet. Dies erfordert, dass technisches Personal zunächst die Modellinversion der Daten durchführt, eine Computeranalyse durch Inversionalgorithmen durchführt und dann Anwendungsprodukte erstellt, um Ergebnisse zu erhalten, um verschiedene Arbeits- und Lebensbedürfnisse zu erfüllen.

"Um es in eine Analogie zu setzen, sind die Daten, die wir durch Satellitenfernerkundung erhalten, wie Zutaten, und die spezifischen Anwendungsprodukte, die von jedem Benutzer entwickelt wurden, sind wie Gerichte. Nur wenn das" Gericht "gut vorbereitet ist, kann der Wert dieser" Zutaten "reflektiert werden", sagte Sie Dai'an.

Man kann nicht anders, als zu seufzen: "Mit einem Bild in der Hand können Sie alle Elemente kennen." "Blick" aus Tausenden von Kilometern entfernt, sammeln Sie eine große Menge an ökologischen Umgebungsinformationen und sehen Sie die schönen Flüsse und Berge des Mutterlandes.

Blühen

Satelliten haben eine Lebensdauer von nur wenigen Jahren und sie werden sterben, wenn ihr Treibstoff erschöpft ist.

Gegenwärtig variieren die Lebensdauer des ökologischen Umfelds Satelliten "Brüder und Schwestern" in der Orbit. Die Umwelt 2a und Umwelt-2B-Satelliten verwenden eine sonnensynchrone Regressionsumlaufbahn. Die beiden Satelliten sind im gleichen technischen Status und haben eine Lebensdauer von 5 Jahren. Der hyperspektrale Beobachtungs-Satelliten, die atmosphärische Umweltüberwachung von Satelliten und Umwelt 2E-Satelliten haben eine Lebensdauer von 8 Jahren und gelten als drei "Langzeit-Satelliten".

Ökologische und Umweltsatelliten umkreisen die Erde in der Umlaufbahn und erleben mehr als zehn Veränderungen bei hohen und niedrigen Temperaturen und die Auswirkungen der Raumstrahlung jeden Tag, was ein großartiger Test für die Lebensdauer des Satelliten ist.

Es wird berichtet, dass "Long Life" den Satelliten erfordert, dass sich die Auswirkungen auf die Weltraumumgebung, die Folge von beweglichen Teilen, Verbrauchsrohstoffen usw., um das "Langlebigkeitsgen" von Hochorbit-Remote-Satelliten zu beherrschen, haben sich der Forschung an die ökologischen Umgebung helfen, ihre Lebensspanne zu verlängern ", um ihre Lebensspitze zu verlängern", um sich zu verlängern ", um sich zu übertragen.

Als Beispiel der hyperspektralen Beobachtungs-Satelliten haben Forscher die vorhandenen reifen Entwurfsschemata geerbt, für jede schwache Linke in der Lebensspanne das Schema-Optimierungsdesign durchgeführt, Verbesserungsmaßnahmen ergriffen, Produktprozesstests und Kontrolle und kontrollierende Lebensdauer von hohen Temperaturen beschleunigten Lebensunterlagen durchgeführt. Die kumulative Stromversorgung unter hohen Temperaturbedingungen von +55 ° C übersteigt 4.000 Stunden, und die Lebensdauer der äquivalenten Lebensdauer kann mehr als 10 Jahre betragen.

Wohin gehen ökologische und Umweltsatelliten nach, nachdem sie ihre Mission abgeschlossen haben und ihre Lebensdauer ablehnen? Sie Dai'an sagten Reportern, dass Satelliten nach Ablauf ihrer Lebensdauer stillgelegt oder deorbitiert werden können, um kostbare Orbitalressourcen zu schützen und Bedrohungen für andere Raumfahrzeuge zu vermeiden, die normalerweise im Orbit tätig sind und in Zukunft gestartet werden.

In Bezug auf Deorbiting erklärten Sie Daian weiter: "Wenn der ökologische Umfeld Satelliten das Ende seines Lebens erreicht, muss seine Umlaufbahn gesenkt werden. Wenn das System altert, wird die Umlaufbahn immer niedriger und es wird langsam fallen. Wenn es fällt, kann es in die Atmosphäre eintreten und brennen."

"Der riesige Himmel hägt die Sterne, trennt Licht und identifiziert Objekte, ohne eine Spur zu hinterlassen." Während seines gesamten Lebens hat der ökologische und ökologische Satelliten erhebliche Beiträge zur Umsetzung der "präzisen Umweltverschmutzungskontrolle, der Kontrolle der wissenschaftlichen Umweltverschmutzung und der Kontrolle der Umweltverschmutzung gemäß dem Gesetz" geleistet, was den eingehenden Kampf gegen die Verschmutzung und die Erreichung der synergistischen Effizienz der Verschmutzungsreduzierung und der Verringerung der Verschmutzung und der Verringerung der Verschmutzung unterstützt.