Küresel "karbon emisyonları" ne olacak? Çinliler de gelecekte size cevabı söyleyebilecek!
Son zamanlarda Çin'in Küresel Karbon Dioksit İzleme Bilimsel Deney Uydusu ("Karbon Uydusu") verilerinin resmi olarak paylaşıma açılmış olması, Çin'in ABD ve Japonya'dan sonra karbon uydu verilerini sağlayabilen üçüncü ülke haline geldiği anlamına da geliyor.
Bu karbon uydusu, Çin tarafından bağımsız olarak geliştirildi ve Aralık 2016'da Jiuquan Uydu Fırlatma Merkezi'nde fırlatıldı. 12 Ocak 2017'de başarıyla açıldı ve ilk gözlem verisi grubunu elde etmek için 13'ünde yörüngede gözlem görevi moduna geçti. Karbon Uydu Yer Uygulama Sisteminin Baş Mühendisi Yang Zhongdong, "Şu anda, uydudan yere kadar tüm karbon uydusu temelde normal iş operasyon aşamasında." Dedi.
Öyleyse, karbon uyduları hangi arka plan altında ortaya çıktı? Ne tür bir numara? Saklanacak hiçbir yerde "karbon emisyonu" nasıl yapılır? Bugün öğrenmek için lütfen editörü takip edin.
Karbon uydularının kökeni
Şanlı bir görevle
Dünyadaki herkesi ve hatta her yaşamı etkileyen "iklim değişikliği" gibi bir sorun hiç olmamıştır.
Küresel ısınma, sera etkisi, aşırı hava, sis ... Her kelime ağır bir çekiç gibidir, zaman zaman insan kırılgan uygarlığı yener.
Şiddetli "iklim değişikliği" durumu karşısında, karbondioksit ve diğer sera gazı emisyonlarının azaltılması, "ikilem" ile başa çıkmak için kaçınılmaz bir seçenek haline geldi. "Birleşmiş Milletler İklim Değişikliği Çerçeve Sözleşmesi" nin nihai hedefi, "atmosferdeki sera gazı konsantrasyonunu, iklim sisteminin insanlar tarafından rahatsız edilmesini önleyecek bir seviyede dengelemektir."
Karbon emisyonlarının kantitatif izlenmesi, ülkelerin sera gazı emisyonlarını nihai olarak azaltmaları için önemli bir teknik temel ve garantidir.Tüm karbon emisyonu izleme yöntemleri arasında, şu anda yalnızca uzay kaynaklı hiperspektral sera gazı algılama teknolojisi hem atmosferik CO2 hem de diğer sera gazı algılama teknolojilerine ulaşabilir. Gaz konsantrasyonunun yüksek hassasiyetli tespiti, dünyanın çeşitli bölgelerinde gaz konsantrasyonu dağılım verilerini de elde edebilir.
Bu nedenle, gelişmiş ülkeler aktif olarak özel, yüksek hassasiyetli sera gazı gözlem uyduları geliştirmiştir. Bununla birlikte, son derece yüksek teknik zorluklar nedeniyle, şu anda Dünya'nın uzaydan gelen sera gazı emisyonlarını izleyen yalnızca iki uydu var: biri 2009'da fırlatılan Japonya'nın sera gazı gözlem uydusu "Solunum" (GOSAT) uydusu, diğeri ise 2014'te Amerika Birleşik Devletleri. Orbital Carbon Observer (OCO-2) uydusu 1989'da fırlatıldı.
OCO-2 uydusu
Bu bağlamda, "Küresel Karbon İzleme Uydusu ve Uygulama Gösterimi" ana projesi (Küresel Karbon İzleme Uydu Projesi olarak anılacaktır) 2011 yılında kurulmuştur. Yaklaşık 6 yıllık araştırma ve geliştirmeden sonra, Çin'in ilk karbondioksit gözlem bilimsel deney uydusu Aralık 2016'da başarıyla fırlatıldı.
Büyük yetenekli küçük adam
Karbon uydusunun ana yükü
Carbon Satellite, yüksek uzaysal çözünürlüğe ve yüksek spektral çözünürlüğe sahip küresel bir karbondioksit izleme bilimsel deney uydusudur. 1-4 ppm izleme doğruluğu ile ana yük olarak hiperspektral karbondioksit dedektörleri, çoklu spektral bulutlar ve aerosol dedektörleri kullanır. Dünya, Çin ve diğer önemli bölgelerdeki atmosferik karbondioksit konsantrasyonunu izleme yeteneği.
Karbon uyduları, atmosferik absorpsiyon havuzları prensibine dayalı olarak atmosferik sera gazı tespitini gerçekleştirir.CO2, O2 ve diğer gazlar, yakın kızılötesi ile kısa dalga kızılötesi bantlarda daha fazla gaz absorpsiyonuna sahiptir, karakteristik bir atmosferik absorpsiyon spektrumu oluşturur ve absorpsiyon spektrumunun gücünü kesin olarak nicel olarak ölçer. Hava basıncı ve sıcaklık gibi yardımcı bilgileri entegre eden ve atmosferik asılı parçacıklar gibi parazit faktörlerini ortadan kaldıran ters çevirme algoritması, gözlem yolundaki uydunun CO2 sütun konsantrasyonunu hesaplamak için kullanılabilir.
Sera gazı atmosferik absorpsiyon havuzunun şematik diyagramı
Küresel kolon konsantrasyonunun sekans analizi ve veri asimilasyon sisteminin bir dizi model hesaplamasının yardımıyla, karbon döngüsü araştırmasının temel verileri olan küresel CO2 akısı değişimi (birim zamanda birim alandan geçen toplam CO2 miktarı) çıkarılabilir. temeli.
Karbon döngüsünün şematik diyagramı
Yüksek hassasiyetli atmosferik absorpsiyon spektrumları elde etmek için, karbon uydularının ana yüküne, yüksek spektral ve yüksek uzaysal çözünürlüklü CO2 dedektörlerine güvenmek gerekir. Yük, absorpsiyon spektrumunu alt bölümlere ayırmak için geniş alanlı bir kırınım ızgarası kullanır; bu, bir insan parmak izini kontrol etmeye benzeyen, maksimum 0,04 nm çözünürlükle, 2,06 µm, 1,6 µm ve 0,76 µm'lik üç atmosferik absorpsiyon spektrum kanalını tespit edebilir. Sıradan aletler yalnızca bakar. Dokuyu alın ve CO2 dedektörü parmak izini yüz kat büyütebilir ve her parmak izinin genişliğini ve derinliğini ince bir şekilde ölçebilir. Bu kadar yüksek bir çözünürlük, bir yerli spektrometrenin geliştirilmesinde ilk kez.
CO2 dedektörü, işaret aynası aracılığıyla harici ışığı toplar. Bu işaretleme aynası, akıllıca "çift amaçlı bir ayna" olarak tasarlanmıştır: bir ayna yüzeyi, gözlem sırasında ışığı kırmak için kullanılır; diğer dağınık yansıma yüzeyi Kalibre ederken, güneşi hedefleyin ve aletin doğruluğunu kalibre etmek için dağınık ışık kullanın.
CO2 dedektörü tarafından kullanılan çekirdek spektroskopik eleman, son derece yüksek kırınım verimliliği ve yüzey doğruluğu gereksinimleri gerektiren geniş alanlı bir holografik ızgaradır ve zorlu alan ortam gereksinimlerine uyum sağlaması gerekir. Bu önemli teknolojiyi aşmak için araştırmacılar, holografik ızgaralar üretmek için gerekli olan en basit, yüksek hassasiyetli pozlama sisteminden başladılar ve teknik zorlukları yavaş yavaş aştılar.Son olarak, SiC substratları üzerinde yüksek hassasiyetli kırınım ızgaraları üretildi ve havacılık okulunda kullanıldı. Testte doğrulandı.
Geniş alan holografik kırınım ızgarası
Bir kahraman ve üç çete
Destekleyici rol basit değil
Bir kahramanın üç çetesi vardır ve karbon uydusunun diğer yükü - çok spektral bulut ve aerosol detektörü ana karakter değildir, ancak onu küçümsemeyin. Doğru CO2 dönüşümü için bulutlar ve atmosferik parçacıklar gibi yardımcı bilgileri ölçebilir. Girişim faktörlerini ortadan kaldıran konsantrasyon, birçok beklenmedik kazanım getirir.
Karbon uydu yük sistemi
Proje gösterimi sırasında, bulut ve aerosol dedektörü yalnızca 0,38 mm, 0,67 mm, 0,87 mm ve 1,64 mm'lik dört spektral kanal planladı; ancak, zemin uygulama sistemlerinin sürekli gösterilmesiyle, aletin 1.375 mm algılama kanalı ekleyebileceği umulmaktadır. 0.67m ve 1.64m dalga bantlarında 0 °, 60 ° ve 120 ° polarizasyon ölçüm fonksiyonu gerçekleştirilebilir.
Daha bol bilimsel veri elde etmek için proje ekibi üyeleri zorlukların üstesinden geldiler, enstrümanı yeniden tasarladılar ve uygulama sisteminin ihtiyaçlarına göre ilgili tespit kanallarını ekledi.
Resim, çoklu spektral bulut ve aerosol dedektörünün yakın çekimini göstermektedir
Algılama kanalı eklendikten sonra, polarizasyon sinyali aerosollere duyarlıdır ancak aerosol optik kalınlığını çıkarmak için zemin yüzeyine duyarlı değildir ve daha sonra çıkarılan aerosol bilgileri ve zemin yüzeyine duyarlı skaler sinyal kullanılarak, atmosferik düzeltmeden sonra zemin yansıması elde edilebilir. Aerosol ve zemin yansıtıcılığının aynı anda ters çevrilmesini sağlamak için.
Bu yalnızca küresel ölçekte aerosol verileri elde etmekle kalmayacak, aynı zamanda meteorologların hava tahminlerinin doğruluğunu iyileştirmesine yardımcı olacak ve PM2.5 gibi atmosferik kirliliğin nedenlerini incelemek için önemli veri desteği sağlayacaktır.
Karbon Uydu Geliştirme Ekibi
Gençlerle yeşil bir görev yazın
2011 yılında karbon uydu projesi resmi olarak başlatıldı. Projenin önemi, yüksek teknik göstergeler ve sıkı geliştirme döngüsü göz önüne alındığında, "Tiangong No. 1" hiperspektral görüntüleyici geliştirme ekibine dayanan Çin Bilimler Akademisi Changchun Opto-Mekanik, belirli mühendislik deneyimine sahip, genç ve savaş etkinliği dolu bilimsel bir araştırma ekibi kurdu. takım. Proje başladığında, "Karbon Uydusu" faydalı yük araştırma ekibi 32 kişiydi ve ortalama yaşları 33 yaşın altında idi. Aralarında CO2 dedektörü araştırmacısı Zheng Yuquan 39, CAPI dedektör araştırmacısı Yan Changxiang 38 yaşındaydı. Karbon uydusu faydalı yük geliştirme savaşını başlatan çok genç bir ekip.
Altı yıl boyunca, araştırma ekibi çeşitli zorluklarla sakin bir şekilde uğraştı ve temel teknik araştırma ve havacılık mühendisliğinin uygulanmasına ilişkin iki ipucu doğrultusunda çalışmalar yürüttü. İki faydalı yükün tasarımını, temel prototipin geliştirilmesini ve doğrulanmasını, ilk numune yükünün geliştirilmesini ve bir dizi temel anahtar teknolojiyi kırarak havacılık kalibrasyon uçuş testini art arda tamamladı. Bir atılım yapma sürecinde, ekip üyelerinin de çok çalışması toplandı. Cihazın performans gereksinimleri nedeniyle, CO2 dedektörünün yörüngede iken eksi 20 derecelik bir sıcaklıkta çalışması gerekir, bu da aletin tüm bileşenlerinin eksi 20 derecelik düşük bir sıcaklıkta monte edilmesini gerektirir. Dış ortam sıcaklığı 20 ° C'ye çıktığında, ayarlama ekibindeki birkaç genç kalın ceketler giymeli ve eksi 20 ° C'de düşük sıcaklıkta bir kutuda hafif makine ayarı yapmalıdır.Bu çalışma baştan itibaren 2- 3 ay.
Tüm yük gövdesi yatay ve dikey olarak 1 metrekaredir. "Altın aziz kıyafeti" ile evrene koştuğunda, insanlığı koruma ve sera gazı emisyonlarını kontrol etme kutsal görevini üstlendi. Çin Bilimler Akademisi'nin Changchun Optik ve Mekanik Enstitüsü'nün karbon uydusu geliştirme ekibinin üyeleri, projenin tamamlanmasıyla ilk yıllarına girdiler. Sıfırdan teknolojik atılımlar gerçekleştirdiler; ayrıca uluslararası ileri seviyeye de ulaştılar. "Karbon kablo" sürecinde, gençliklerini bilimsel araştırma hayalleri oluşturmak için kullandılar!
