■本报记者 许琦敏
      
       有一台相机，它能从距离地面约700公里外的太空，以每秒7公里的速度扫过宽幅达60公里的地面，一“眼”获取的数据相当于330台传统相机、2000台传统光谱仪。这就是出自中国科学院上海技术物理研究所的“星载宽谱宽幅可见短波红外高光谱相机”。
      
       从基础研究起步，刘银年研究员带领团队苦苦探索约20年，将相机最终变成卫星上的“慧眼”。上天六年，这台高光谱相机在我国自然资源探测、甲烷排放监测等领域立下汗马功劳，改变了我国过去“一图难求”的局面，还被德国EnMap高光谱卫星计划列为“国际首位”成果，被国际同行评价为“天基甲烷探测的极限”。
      
       卫星上天，技术落地。高光谱相机所攻克的难关、占领的技术制高点，为带动我国相关产业发展打开了空间。刘银年透露，团队已在长三角着手建立产业化基地，并与航天领域单位携手，面向上海最新发布的“商业航天行动计划”承接国际商业项目，用遥感大数据赋能星网，将新手段、新应用深入到各行各业，为生产力打开“新视界”。
      
       起步落后国外十年，如今被公认“国际顶尖”
      
       这项生根于上海、发展于上海、成就于上海的先进技术，20年前起步时，瞄准的就是打破国外技术垄断。
      
       2000年11月，美国发射了世界首颗对地遥感高光谱卫星，可对地球表面任意区域进行成像。这颗卫星深深触动了中国遥感人的心。经过数年研究后，我国提出了自主技术指标，把新一代星载高光谱成像技术的发展目标定为“两宽五高”，即宽谱（覆盖从可见光到红外光）、宽幅（几十公里），高光谱、高空间、高辐射分辨率、高灵敏、高精准测量。
      
       这套指标大幅高于国外同期设备，但技术起步却比国外落后十年，因此挑战无比巨大。彼时，30岁刚出头的刘银年带着团队挑起了这副重担。
      
       这是一项全链条创新的艰难之举。“在突破原理之后，将想法变成样机，直到最后成为能够上天的成品，其中遭遇的困难曲折真是无穷无尽。”刘银年说，仅一个小小的拧螺丝技术工艺的摸索，就耗费了团队光机人员近一年多的时间。
      
       像面倍增视场分离组件是相机中的关键部件，在其重要理论模型突破之后，在后续研制中，组件内各部件“拧螺丝”都变成了比寻找理论方法更难的事情。
      
       为了保证多个纤细部件的纳米级光学面型精度，并经受或消除卫星发射和运行过程中各种力热带来的“扭曲”，组件上40多个螺丝一方面需要“精打细算”地将多个部位连成一体，一方面又要通过反复验证迭代，使其尽可能达到“自然近无应力”状态。
      
       最终，他们找到新方法，成功在超过人眼5倍多的宽光谱范围内，实现了兼顾几百个纳米级光谱通道高灵敏响应的巨大挑战。公开资料显示，美国至今未能实现这一突破。
      
       由于技术涉及面广，十多年来，整个研究形成了5000多份技术报告和四万多份图纸——全部排开，长达数十米。
      
       2018年5月，这台高光谱相机随我国发射的世界首颗陆地大气综合观测高分五号高光谱观测卫星升空投入运行，被国际上该领域排名首位的期刊主编、美国航空航天局“SNOOPI”计划负责人评价为“顶尖仪器”“性能卓越”。
      
       “下一代甲烷监测代表性仪器”提升气候国际话语权
      
       首台高光谱相机上天后，团队又不断进行技术改进，后续又有4台高光谱相机的“姐妹”机随卫星升空。它们一起在轨组网观测，每天持续、稳定地提供数千景高光谱数据，每7天左右就能完成一次对我国全境的扫描。
      
       矿产资源调查是高光谱相机的重大使命之一。国外多光谱卫星数据谱段只有区区几个，只能区分岩石类型，而高分五号高光谱相机谱段多达330个，因此无论扫过的是高山、森林还是沙漠，它都能精准识别埋藏于地下几百上千米的矿藏，经实地验证正确率超过90%，对地球的认知从宏观物质提高到了微观元素。
      
       碳盘点是我国实现“碳达峰”和国际上气候变化根源监测的重点，掌握碳排放点源的位置和排放量是其核心，而甲烷排放更是重中之重。以往国际上没有权威的卫星监测数据，各国众说纷纭、莫衷一是。
      
       利用高分五号高光谱相机数据，国际上多家科研团队联合在美国二叠纪盆地开展甲烷排放监测研究工作，探测精度达到63ppb（十亿分之一），比国外最新高光谱相机高出一倍，中国的这台相机也被剑桥大学知名学者评价为“下一代甲烷监测的代表性仪器”。这标志着我国掌握了完全自主卫星数据、自主应用反演方法的星载甲烷排放监测手段，成为我国在气候谈判中掌握主动权、话语权的关键破局点。
      
       眼下，团队已在布局未来更高水平的技术突破，力求在国际竞争中保持领先地位。刘银年透露，未来高光谱相机将实现更大范围的对地监测遥感。