研發碳衛星，可使中國擁有二氧化碳的自主數據，才能在全球氣候談判中掌握主動權。國家遙感中心總工程師李加洪稱，中國政府研制并發射碳衛星，對全球大氣中二氧化碳濃度進行動態監測，進而給出全球碳分布數據，不僅是中國應對全球氣候變化采取的積極行動，而且也體現了負責任大國的擔當。

同時，在李加洪看來，“做全球二氧化碳監測僅僅一兩顆衛星是不夠的，我國是第三顆，歐洲也將碳衛星列入計劃。我們希望通過這顆衛星和其他幾個國家合作形成碳衛星‘虛擬星座’，聯合觀測大氣二氧化碳，為全球氣候變化提供更加豐富的監測數據”。

碳監測衛星是我國的空白，對于我國科研人員來說是一種全新的挑戰，只能摸著石頭過河。“我們剛開始也是兩眼一抹黑。這類衛星對于光學儀器的要求非常高，我們在元器件等各方面是否能滿足需求？”盧乃錳說，沒有人敢打包票，“在走訪了全國十多個相關單位后，大家心里有點底了。”

中國碳衛星還加載了真正意義上的云與氣溶膠監測儀。李加洪解釋：“利用它能排除云和空氣中氣溶膠的影響，也就是解決對二氧化碳監測的‘噪音’干擾問題。”

具體到指標設計，盧乃錳說，“我們在反復權衡功能、精度和工藝水平后，確定了合適的配置方案”。最終，在“跳起腳能夠得著”的宗旨下，中國的碳衛星不僅實現了各項設計指標，還極大地帶動了我國多項相關技術的突破。

“碳衛星由863計劃立項，前期主要按照863項目管理，但后期工程主要以航天工程模式進行管理。”參與863計劃全過程管理的李加洪介紹，中科院負責碳衛星工程的組織實施，中國氣象局負責地面應用系統。該工程按照航天工程管理模式，專門成立了衛星工程總師和總指揮兩總管理體系，通過工程“兩總”體系，使得863項目管理和航天工程管理之間得到了有機結合，實際也實現了國家科技計劃中工程性項目的管理創新。

“該項目立項還緊密結合相關部門的需求，如它與中科院先導專項的碳專項緊密結合，也與中科院一直推動系列科學實驗衛星計劃不謀而合。”李加洪說。

從厚厚包裹著地球的大氣層中，識別出哪些氣體是二氧化碳，還要畫出一張張“動態圖”――碳衛星需要安上特制的“千里眼”。

本次發射的碳衛星，搭載了一臺高光譜與高空間分辨率二氧化碳探測儀。這臺探測儀的工作原理，是在可見光和近紅外譜段，利用分子吸收譜線探測二氧化碳濃度。

用通俗的話說，就是通過看“顏色”來識別二氧化碳氣體。中科院長春光學精密機械與物理研究所研究員鄭玉權解釋，太陽光經過空氣時，空氣中的二氧化碳分子對許多精細的顏色有了不同程度吸收。通過光學儀器對這些色彩進行非常精準的測量，可以反向推算出二氧化碳分子數量，從而得知大氣中的二氧化碳濃度。

碳衛星項目要求大氣中二氧化碳的濃度監測精度優于4ppm（百萬分比濃度），即是說，當大氣中二氧化碳含量變化超過百萬分之四時，“千里眼”就必須發現。

長春光機所助理研究員藺超說，長春光機所為此制造了大面積衍射光柵，相當于在頭發絲的寬度上劃出200余條形狀和直線度要求很高的刻線，“這樣的精密元件，如同細密梳子，才能過濾出更為精細的色彩”。

碳衛星工程地面應用系統總設計師楊忠東說，全球二氧化碳地面觀測站點總共僅有數百個，難以滿足監測需求，只有用衛星俯瞰，才能繪制二氧化碳分布的全景圖。

科技部國家遙感中心總工程師李加洪說，在碳排放數據上知己知彼，對提升我國在國際氣候變化方面的話語權具有重要意義。

全球變暖、極端天氣……嚴峻的氣候變化形勢面前，減少二氧化碳等溫室氣體的排放成為必然選擇。碳排放的量化監測是各國最終實現溫室氣體減排的重要技術基礎，在所有的碳排放量監測手段中，目前只有星載高光譜溫室氣體探測技術既能對二氧化碳等溫室氣體濃度進行高精度探測，又能獲取全球各區域的氣體濃度分布數據。

正因如此，各發達國家紛紛研發專用衛星。由于技術難度極高，目前僅有兩顆衛星從太空監視地球溫室氣體排放：一顆由日本2009年發射，一顆由美國2014年發射。

李加洪介紹，我國發射的碳衛星通過地面數據接收、處理與驗證系統，定期獲取全球二氧化碳分布圖，使我國在大氣二氧化碳監測方面躋身國際前列。

“持家先要有賬本，這個‘賬本’就是我們自己監測到的碳排放量。” 李加洪說。

碳衛星上除了搭載二氧化碳探測儀，還有另一件“利器”――多譜段云與氣溶膠探測儀。這臺探測儀可以測量云、大氣顆粒物等輔助信息，為科學家精確反向推演二氧化碳濃度剔除干擾因素。

多譜段云與氣溶膠探測儀雖然不是“主角”，但可能會帶來許多意想不到的收獲。

楊忠東說，多譜段云與氣溶膠探測儀能監測大氣中的顆粒物，可以幫助氣象學家提高天氣預報的準確性，并為研究PM2.5等大氣污染成因提供重要數據支撐。

研究人員表示，具體如何監測霧霾，要等碳衛星傳送回第一份數據后再做分析判斷。

此外，碳衛星實現全球觀測，是衛星平臺頻繁調整姿態、“翩翩起舞”的結果。在此過程中，科研人員突破了多項關鍵技術，實現了技術跨越發展。

作為中國首顆“碳衛星”載荷，二氧化碳探測儀、云與氣溶膠探測儀的研制成功將為溫室氣體排放、碳核查等領域的研究提供基礎數據，為節能減排等宏觀決策提供數據支撐，增加中國在國際碳排放方面的話語權。