月球上建基地？傳感器產(chǎn)業(yè)面臨大挑戰(zhàn)

【中國儀表網(wǎng) 儀表產(chǎn)業(yè)】2016國際地球科學(xué)與遙感大會近日在北京結(jié)束，此次會議是全球該領(lǐng)域最具影響力的學(xué)術(shù)會議，我國科學(xué)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(shè)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(xiàn)對地球半球的整體觀測。

　　
　　中國科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所郭華東院士認(rèn)為，地球觀測技術(shù)的創(chuàng)新源于人們對地球不斷深化的認(rèn)識和隨著社會經(jīng)濟不斷發(fā)展的應(yīng)用需求。他說，“對地觀測科學(xué)技術(shù)正面臨全新的機遇和挑戰(zhàn)。在地球科學(xué)研究中，人們越來越認(rèn)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(tǒng)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(xué)現(xiàn)象的月基觀測研究”已成為國家自然科學(xué)基金委2015年批準(zhǔn)的重大項目，由他擔(dān)任項目負(fù)責(zé)人。
　　
　　為什么要建立月球?qū)Φ赜^測基地呢？郭華東院士認(rèn)為，空間觀測數(shù)據(jù)對揭示地球系統(tǒng)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(wèi)星可以保證每天在確定的時刻觀測某一目標(biāo)，但是采樣較為單一，且軌道低，視野小。而地表、大氣、海洋的物理性質(zhì)無時無刻不在變化。地球同步軌道衛(wèi)星能完成時間維度的連續(xù)采樣，并將視野擴大到整個地球半球，有助于對地球大尺度宏觀現(xiàn)象的觀測。然而它也存在一些缺點，例如不能覆蓋所有經(jīng)度，難以觀測南北極以及觀測角度單一等。
　　
　　月球?qū)Φ赜^測具有遙感衛(wèi)星不具備的很多優(yōu)勢。月球是一個長期存在的平臺，比任何人造衛(wèi)星的壽命都要長。而全球變化信息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(shù)十年、乃至數(shù)百年的長期連續(xù)性的觀測，才能為地球系統(tǒng)長期變化規(guī)律研究提供強有力的數(shù)據(jù)支撐。月基平臺的壽命遠遠長于人造地球衛(wèi)星，能夠提供長期的、精確校準(zhǔn)的時間序列數(shù)據(jù)，這將大大有利于地球氣候系統(tǒng)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分辨率，而且測繪帶幅寬能達到數(shù)千公里，高于星載雷達一個量級”。
　　
　　“另外，通過準(zhǔn)確測量固體地球動態(tài)的區(qū)域異質(zhì)性變化，可以加深對板塊構(gòu)造運動等的理解，從而為地震研究和地球動力學(xué)研究提供支持。與衛(wèi)星觀測相比，在月球上觀測全球植被動態(tài)、中高層大氣成分變化等海陸氣地球宏觀科學(xué)現(xiàn)象具有一定優(yōu)勢。”他補充說。
　　
　　優(yōu)勢很多，困難也不小。郭華東院士坦承，現(xiàn)階段實現(xiàn)月基對地觀測面臨大量技術(shù)瓶頸。首先，月基對地觀測要長期穩(wěn)定地獲取數(shù)據(jù)，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(shè)、能源供給等方面的技術(shù)提出了更高的要求。其次，由于觀測距離遙遠，對傳感器參數(shù)要求更為苛刻。目前，一些光學(xué)被動傳感器已經(jīng)足夠?qū)崿F(xiàn)月基觀測，需要通過綜合設(shè)計降低成本并使其更好地貼合應(yīng)用需求；對于主動類傳感器，接收信號信噪比將是一個重要限制，如何通過硬件或數(shù)據(jù)處理手段提高信噪比是需要突破的關(guān)鍵技術(shù)之一。最后，還需要研發(fā)適合月基觀測的觀測方法，包括觀測模式、觀測構(gòu)型及相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理和信息提取算法等。
　　
　　對于上述問題，郭華東表示，接下來通過項目的研究，擬解決地球宏觀科學(xué)現(xiàn)象月基觀測領(lǐng)域“看什么”“怎么看”“放什么”和“怎么放”四個方面的關(guān)鍵科學(xué)問題。
　　
　　郭華東說，月基對地觀測是一個龐大的系統(tǒng)工程，涉及多個學(xué)科及工程領(lǐng)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(lián)合各國力量建設(shè)長期的月球載人基地，充分利用各國的先進技術(shù)和人力物力資源，制訂切實可行的月基對地觀測規(guī)劃與逐步實施方案，為實現(xiàn)月基對地觀測提供基本保障。
　　
　　（原標(biāo)題：月亮之上建基地 遙感衛(wèi)星不必“奔波忙”）