空間中心2025年度亮點(diǎn)成果遴選結(jié)果出爐

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經(jīng)中心各科研部門推薦、學(xué)術(shù)委員會(huì)投票評(píng)選、所務(wù)會(huì)審議，最終確定2025年空間中心亮點(diǎn)成果為：“星載高精度主被動(dòng)協(xié)同海洋鹽度探測(cè)關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”、“月表水演化新發(fā)現(xiàn)：鈦鐵礦顆粒的雙重使命”、“天基高時(shí)空覆蓋北極海冰厚度探測(cè)獲突破性成果”、“中高層大氣氣輝的輻射機(jī)制、變化特性和觀測(cè)方法研究”。

亮點(diǎn)成果一：

星載高精度主被動(dòng)協(xié)同海洋鹽度探測(cè)關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用

海洋鹽度是影響大洋環(huán)流的關(guān)鍵要素，也是全球氣候變化及水循環(huán)變化的重要敏感示蹤因子。

根據(jù)對(duì)鹽度主要敏感頻段（L波段）的高精度輻射亮溫測(cè)量要求（優(yōu)于0.1K）和對(duì)鹽度反演有重要影響的海面溫度和粗糙度/風(fēng)速同步觀測(cè)要求，空間中心微波遙感技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究團(tuán)隊(duì)在國際上首次提出多頻段聯(lián)合、主被動(dòng)結(jié)合的探測(cè)體系和系統(tǒng)方案，突破了超高靈敏度、高穩(wěn)定性微波輻射/散射測(cè)量與定標(biāo)、干涉綜合孔徑成像、射頻干擾在軌檢測(cè)與抑制等核心關(guān)鍵技術(shù)，在我國首顆海洋鹽度探測(cè)衛(wèi)星任務(wù)中完成了主被動(dòng)探測(cè)儀載荷研制——單臺(tái)載荷融合實(shí)現(xiàn)LCK三頻一維綜合孔徑輻射計(jì)及L波段數(shù)字波束散射計(jì)。

2025年9月衛(wèi)星通過在軌測(cè)試總結(jié)評(píng)審，主被動(dòng)探測(cè)儀全部測(cè)試項(xiàng)目均達(dá)到或優(yōu)于指標(biāo)要求，在國際上率先實(shí)現(xiàn)了海面鹽度、溫度及風(fēng)速的同步觀測(cè)，顯著提升了單次鹽度反演精度，有力支撐整星實(shí)現(xiàn)0.092psu的月平均鹽度探測(cè)精度指標(biāo)。載荷數(shù)據(jù)已在海洋、減災(zāi)、農(nóng)業(yè)農(nóng)村和氣象等行業(yè)開展了應(yīng)用測(cè)試，具備相關(guān)行業(yè)業(yè)務(wù)應(yīng)用能力，填補(bǔ)了我國高精度全球海洋鹽度探測(cè)數(shù)據(jù)源空白，推動(dòng)了高水平國際合作的深入開展。

圖1 主被動(dòng)探測(cè)儀全球海表鹽度、海表溫度及海表風(fēng)速觀測(cè)數(shù)據(jù)產(chǎn)品

亮點(diǎn)成果二：

月表水演化新發(fā)現(xiàn)：鈦鐵礦顆粒的雙重使命

探明月表水的分布與儲(chǔ)存機(jī)制，是理解月表物質(zhì)演化、資源分布乃至未來利用的關(guān)鍵。遙感光譜觀測(cè)與月壤樣品分析均證實(shí)，太陽風(fēng)注入的氫（H）是月表水的一個(gè)重要來源。近期遙感光譜研究顯示，月表水含量的分布和動(dòng)態(tài)變化可能與月表鈦（Ti）含量相關(guān)：低鈦區(qū)域的含水量通常高于高鈦月海玄武巖區(qū)域，且高鈦區(qū)域的OH/H2O表現(xiàn)出更為顯著的日變化特征。然而，也有研究指出，在部分月海區(qū)域，水含量異常與鈦含量并無直接關(guān)聯(lián)。為揭示月球主要富鈦礦物——鈦鐵礦在太陽風(fēng)成因水形成與保存中的作用，空間中心太陽活動(dòng)與空間天氣重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究團(tuán)隊(duì)對(duì)嫦娥五號(hào)月壤中的鈦鐵礦顆粒表面風(fēng)化層開展了水含量、H同位素組成以及微觀結(jié)構(gòu)分析。研究發(fā)現(xiàn)，鈦鐵礦表層保存的太陽風(fēng)成因水顯著低于硅酸鹽礦物。首次闡明了鈦鐵礦影響月表水演化的兩個(gè)關(guān)鍵機(jī)制：一方面顯著促進(jìn)太陽風(fēng)成因水的生成；另一方面卻難以維持該水的長(zhǎng)期穩(wěn)定保存。這一發(fā)現(xiàn)為解釋月球不同鈦含量區(qū)域月表水含量的差異分布提供了直接的礦物學(xué)證據(jù)，也為未來以鈦鐵礦為主要對(duì)象的月球原位資源開發(fā)利用提供了重要科學(xué)依據(jù)。相關(guān)成果發(fā)表于《Nature Communications》。

圖2 月壤顆粒表層水含量與H同位素組成，以及太陽風(fēng)H的注入、遷移與逸出示意圖

亮點(diǎn)成果三：

天基高時(shí)空覆蓋北極海冰厚度探測(cè)獲突破性成果

面向全球變暖極地研究與 “冰上絲綢之路” 通航保障的雙重戰(zhàn)略需求，針對(duì)我國業(yè)務(wù)化海冰厚度產(chǎn)品的技術(shù)空白，空間中心空間環(huán)境探測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究團(tuán)隊(duì)攻克星載北斗/ GNSS -R干涉測(cè)量、DDM 反射功率高精度探測(cè)、海冰厚度融合反演等系列核心關(guān)鍵技術(shù)，構(gòu)建完成天基探測(cè)-反演全流程技術(shù)體系。依托27星組網(wǎng)觀測(cè)，團(tuán)隊(duì)成功形成自主可控的業(yè)務(wù)化應(yīng)用能力，實(shí)現(xiàn)對(duì)北極海冰的高精度探測(cè)，測(cè)量精度優(yōu)于30厘米（海冰厚度<3m）。相關(guān)數(shù)據(jù)產(chǎn)品已正式業(yè)務(wù)化發(fā)布，成為全球首款北斗/ GNSS-R技術(shù)驅(qū)動(dòng)的業(yè)務(wù)化海冰厚度產(chǎn)品，與國際公認(rèn)的阿爾弗雷德-韋格納融合海冰厚度產(chǎn)品精度相當(dāng)，空間分辨率提升一倍。

在 2025 年全球 GNSS-R 遙感領(lǐng)域頂級(jí)會(huì)議 IEEE GNSS+R 上，為空間中心北斗/GNSS-R干涉測(cè)量技術(shù)的突破性進(jìn)展設(shè)立專項(xiàng)最具影響力獎(jiǎng)。國際專家一致評(píng)價(jià)：“該團(tuán)隊(duì)成功完成干涉測(cè)量技術(shù)的首次在軌驗(yàn)證，充分展現(xiàn)全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)干涉信號(hào)在星載高精度海洋測(cè)量應(yīng)用中的革命性能力，為地球觀測(cè)領(lǐng)域提供了變革性技術(shù)方法。”

該GNSS-R 海冰厚度產(chǎn)品顯著提升極地海冰監(jiān)測(cè)的時(shí)空覆蓋能力，為極地航道通航安全保障與全球氣候變化研究提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)支撐。

圖3 GNSS-R遙感海冰據(jù)厚度日產(chǎn)品示意圖

亮點(diǎn)成果四：

中高層大氣氣輝的輻射機(jī)制、變化特性和觀測(cè)方法研究

空間中心太陽活動(dòng)與空間天氣重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究團(tuán)隊(duì)近年來在氣輝輻射的光化學(xué)機(jī)制和變化規(guī)律方面取得了重要的原創(chuàng)性成果，在國際上首次基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)確定了OH氣輝輻射的光化學(xué)過程和躍遷參數(shù)，并被國際同行廣泛應(yīng)用于地球大氣和行星大氣的多個(gè)光化學(xué)模式; 發(fā)現(xiàn)氣輝的分布特征以及與動(dòng)力學(xué)耦合的變化規(guī)律，并揭示其物理機(jī)制，為中高層大氣建模提供了基礎(chǔ)；在探測(cè)方面，提出氣輝地基探測(cè)新方案，建立了國際上首個(gè)雙層氣輝探測(cè)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)大氣波動(dòng)的準(zhǔn)三維被動(dòng)光學(xué)地基遙感探測(cè)，使我國在氣輝地基探測(cè)方面進(jìn)入國際前列。主要成果發(fā)表在JRL、JGR等國際權(quán)威期刊上，在AGU等國際學(xué)術(shù)會(huì)議上作特邀報(bào)告10余次，獲得國家大科學(xué)工程-子午工程優(yōu)秀成果獎(jiǎng)。國際上利用該成果建立了10個(gè)氣輝輻射模式，美國NASA、武漢大學(xué)、中山大學(xué)等國內(nèi)外多所大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)利用氣輝觀測(cè)網(wǎng)的數(shù)據(jù)開展了相關(guān)研究。該工作引領(lǐng)并推動(dòng)了國內(nèi)氣輝觀測(cè)和研究的發(fā)展，促進(jìn)了國際上中高層大氣地基和衛(wèi)星遙感探測(cè)的發(fā)展。此成果獲得北京市自然科學(xué)二等獎(jiǎng)。

圖4 國際上首個(gè)雙層氣輝觀測(cè)網(wǎng)分布圖

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