从太空看地球 “探清”地下千米矿藏

短波红外焦平面探测器核心部件

相机正样飞行产品

“两宽五高”新结构光谱仪装调现场

在距地705公里的太空，就能“探出”空气中闻不到看不见摸不着的甲烷泄漏，“看清”地下几百上千米埋着什么矿藏，这样的千里“光谱火眼金睛”来自中国科学院上海技术物理研究所的星载高光谱相机。近日，记者走进中国科学院上海技术物理研究所嘉定园区，解密这台诞生于上海、全球最先进的星载可见短波红外波段高光谱相机。

用多项新技术实现卓越性能

本世纪初，美国发射了星载高光谱相机EO-1/Hyperion，向全世界宣告迈入了空间光谱遥感时代。2003年，上海市启明星计划支持了中国科学院上海技术物理研究所刘银年团队星载高光谱成像技术研究。这是一个起步落后国外十年，而技术目标却大幅高于国外同期发展的星载高光谱相机的重大挑战。

随着研究工作的深入，在国家“863计划”进一步支持下，项目团队创建出一整套完全自主知识产权的高光谱成像关键新方法、新结构、新部件。推动国家在2011年将“两宽五高”高光谱相机纳入国家高分辨率对地观测系统重大专项，作为实现“高分”中“高光谱分辨率”的重要一环，践行国家使命、填补国家战略空白。

如何将高光谱慧眼打造成为万无一失的航天产品？团队聚焦产品工程化，经过多年的技术和工艺上的反复打磨，先后通过了相机力学、热真空、热平衡、真空定标、EMC、磁及整星力学、热真空等多项航天产品的严苛试验考核。整个研制过程形成了五千多份技术报告和四万多份图纸。

“万里淘沙始得金”，2018年5月9日，中国成功发射世界首颗陆地大气综合观测高分五号高光谱观测卫星，率先突破“两宽五高”星载高光谱成像，标志着空间光谱遥感迈入高定量化应用时代，实现了星载高光谱成像技术里程碑式的发展。国际上本领域排首位的期刊主编评价“这台顶尖仪器（state of the art）通过采用多项新技术实现了卓越性能”。

突破性找矿产里程碑式发展

星载宽谱宽幅高光谱相机技术突破以后，目前已经搭载到高五、资源系列4颗卫星上，在轨组网观测，持续、稳定地向自然资源部、生态环境部等部委用户提供每天数千景的高光谱数据，改变了过去“一图难求”的局面，有效支撑了我国“生态文明”和“资源找矿”等重大战略的实施。相机在轨首次实现了我国陆域矿物填图、黑土地调查等突破性工作，在甲烷点源排放监测等方面产生了显著的国际影响，为我国航天高光谱遥感技术里程碑式发展作出了卓越贡献。

特别是在地质调查领域，突破了大区域矿物识别和填绘相关关键技术，构建了相应的全国矿物填图技术流程，2021年首次完成了全国陆域（有效数据覆盖80%以上区域）白云石、方解石、绢云母、高岭石、地开石、褐铁矿、赤铁矿、绿泥石/绿帘石等十余种矿物、成分、丰度信息的提取和填绘，实现了全国高光谱卫星数据矿物识别的规模化生产。矿物种类识别精度达90%以上，清晰地展现了全国30m网格尺度下的分布规律、展布特征和共生组合关系。在新一轮找矿当中，发挥非常重要的指示性作用。

2022年，由该团队研制的产品，在中东国家高光谱商业卫星竞标中，于国际6家单位中脱颖而出，首次实现星载高光谱相机出口，中国高新技术赋能“一带一路”国家航天技术发展。“这项生根于上海、发展于上海、成就于上海的先进技术，未来将进一步服务上海商业航天新业态建设，持续助力上海市建设具有全球影响力的科技创新中心。”刘银年表示。

本报记者 马亚宁