沧海风云待新星——我国首颗海洋盐度探测卫星航空校飞试验纪实
7月16日，随着两架“大棕熊”固定翼飞机平稳降落在山东省烟台市栖霞通用机场，标志着我国首颗海洋盐度探测卫星（以下简称盐度星）航空校飞试验完成首次正式飞行。
据悉，该盐度星预计于2024年发射，是我国首颗计划用于观测海洋盐度的探测卫星，将装载综合孔径辐射计和主被动探测仪，用于获取海洋表面的L波段亮温、海面粗糙度和海表温度等物理参量，是我国首次开展综合孔径体制辐射计的星载应用。
国家卫星海洋应用中心试验团队将通过此次航空校飞数据处理，对综合孔径辐射计、主被动探测仪预处理算法以及盐度反演算法进行测试、验证和优化，为卫星在轨运行奠定基础。
填补盐度观测空白
“海水盐度是海洋动力学中的基本要素。”国家卫星海洋应用中心党委书记、主任林明森告诉记者。
海洋盐度作为“温、盐、深”中的一项，是认识海洋和揭示海洋现象必不可少的参量。海水盐度是海洋系统中一项重要的热力和动力环境参数，在研究海洋的温盐环流、海气相互作用和海洋淡水收支平衡中起着重要作用，也是研究全球气候变化及天气预报模式的重要依据。同时，海水盐度也是海洋环境中影响生物活动的重要因素，在渔业养殖和水资源调查中发挥着重要的作用。盐度还和海洋碳循环密切相关，对海洋环境保护和水资源监测意义重大。
目前，全球海洋盐度现场观测主要借助海洋科考观测、漂流浮标和Argo浮标等直接获取盐度数据，但现场观测数据覆盖范围和连续性非常有限。通过传统手段观测，世界上仍有25%的海面缺少盐度观测数据，不能有效满足科学研究和业务应用需求。
天基遥感海洋盐度观测是唯一可行的大范围、连续观测海洋盐度的方法，利用遥感手段进行盐度测量可以获取海洋盐度信息，提供全球范围的盐度数据，为各种应用和研究提供快速有效的观测数据。
因此，研制海洋盐度探测卫星，利用天基遥感手段探测海洋盐度，可完善对海洋动力环境信息的获取能力，适应中尺度海洋现象观测需求，同时为气候预测模式提供更好的背景场和再分析产品，提高气候预测的能力。目前天基海洋盐度观测技术属于国际热点和前沿技术，通过研制海洋盐度卫星，不仅可以完善我国海洋动力环境要素的观测体系，提高我国海洋观测预报水平，还可提高我国在全球气候变化研究方面的影响力。
在《国家民用空间基础设施中长期发展规划（2015-2025年）》中，海洋遥感卫星按照海洋水色卫星、海洋动力卫星、海洋监测卫星三个系列发展。根据规划，海洋盐度探测卫星是海洋动力卫星系列中的一颗科研卫星，用于获取全球海洋盐度信息。目前，我国已发射可以观测海表高度、海面风场和海表温度的海洋动力卫星，海洋盐度探测卫星的发射将填补目前我国海洋动力卫星系列在海洋盐度探测能力上的空白。
当前，海洋、减灾、农业、气象等行业用户均对全球大范围、长时间连续观测的高精度海洋盐度数据具有迫切需求。自主可控的海洋盐度探测卫星数据具有较强业务化应用前景，可成为海洋环境预报、海洋生态预报、短期气候预测、水循环监测与研究、水下环境保障、极地海冰监测、海面风场和台风监测、全球气候变化研究、土壤湿度和冻融监测、农业生产、海洋渔业等应用领域的主要数据源之一，提升各行业多领域应用的产品质量和服务水平。
2020年11月，我国海洋盐度探测卫星研制获国家国防科技工业局立项批复，将作为海洋动力环境系列卫星的组成部分，补充海洋动力环境的探测要素，更好地为海洋环境预报、中尺度海洋环境信息的提取提供服务。
海洋盐度探测卫星将同步获取海面粗糙度、海面温度等数据，用于提高盐度测量的精度，并兼顾土壤湿度测量；为海洋行业用户提供全球海洋盐度遥感服务，提升海洋数值预报、海洋动力环境监测、全球气候变化监测等各种海洋应用水平；促进海洋盐度探测卫星遥感数据在气象、防灾减灾、农业等行业的应用，为气象数值预报、灾害预测预报、海洋生态环境监测等应用提供数据支持。
“大棕熊”固定翼飞机进行航空试飞。
国家卫星海洋应用中心试验队员在平台上安装设备。
“海陆空”协同校飞
“对于科研型或者首发型卫星，未知性更多，需要用飞机带上缩比或者是等效的观测设备，去海上进行验证。”来自国家卫星海洋应用中心的海洋盐度探测卫星地面应用系统副总设计师周武介绍，通过航空校飞试验，可以验证综合孔径辐射计和主被动探测仪分系统方案、数据预处理和盐度反演方法。
航空校飞试验分为飞行试验、海上试验和数据处理等三部分任务，开展海陆空协同工作。试验总体工作由国家卫星海洋应用中心负责，参加单位包括西安空间无线技术研究所、中国科学院国家空间科学中心、华中科技大学、中国海洋大学、江苏海洋大学、润扬通用航空有限公司。
航空校飞的目标包括：验证载荷（即观测设备）观测方式，机载校飞中综合孔径辐射计与主被动探测仪的观测方式与星载应用时一致；验证预处理方法，机载校飞数据预处理方法与星载数据预处理方法一致，通过机载校飞数据处理精度的评估完成数据预处理方法的验证；验证反演方法，机载校飞数据反演方法模型与星载数据反演方法一致，通过机载校飞数据反演结果与同步测量手段获取的参数进行精度评估。
在飞机平台试装过程中，飞机外挂扩展架制作完成后，飞行团队根据挂飞载荷的尺寸和重量，制作相应的模拟件并进行安装和试飞，确保在实施校飞任务安装设备时与飞机顺利对接。在模拟件安装完毕后进行本场试飞，为实际校飞任务提供安全保障。
7月6日~10日，综合孔径辐射计校飞载荷抵达烟台，在黄东海光学遥感海上检验场的海上平台进行海面观测测试。在航空校飞试验中，2架飞机在不同高度上，前后依次排列飞行（一前一后，一高一低），绕飞黄东海光学遥感海上检验场海域进行观测。该检验场是国家遥感定标检验场的组成部分，已经运行3年。
据海洋动力卫星系列地面系统副总调度王希介绍，星载遥感器定标检验保障了我国卫星遥感定量化应用工作，为卫星的在轨交付提供了科学依据。黄东海光学遥感海上检验场已经形成海洋卫星基于地面真值的业务化定标检验能力，完成了海洋卫星工程二十年的夙愿，也为此次航空校飞提供了强大的技术能力支撑。
在另一处试验海域——莱州湾，试验团队采用5艘试验船作为海上观测平台，分别配备温盐深仪和气象站测量海表温度、海水盐度、海面风速和风向、气温和相对湿度等设备。航空校飞同步观测时，5艘试验船沿海表盐度梯度方向排列，同步测量航空观测海域的海洋环境数据。
与此同时，在校飞试验前，地面人员根据校飞试验搭载的机载系统参数以及飞行姿态参数等，搭建适用于盐度星校飞样机的全链路仿真，完成从海面场景参数到机载系统测量模拟，最后到海面参数反演的全链路仿真。
“通过‘海陆空’协同校飞试验，厘清载荷和算法性能，为后续的研制提供宝贵的经验。”周武说。
党旗飘扬在试验场
航空校飞是新型盐度遥感载荷所要完成的一项重要试验内容。本次试验队由来自多家单位的50名队员组成，其中党员15名。
为了在试验中领航定向、凝聚力量、提供保障，7月13日，国家卫星海洋应用中心与其他试验单位联合成立了海洋盐度卫星航空校飞试验临时党支部，建立栖霞飞行试验党小组和海上平台试验党小组。
临时党支部强作风、亮旗帜，提出“三同三融”党建要求。“三同”即“试验队、临时党支部、临时支部委员会”同步建设，“三融”即“试验队党建工作和中心业务工作、思想教育与业务学习、组织生活和党群活动”同步融合。
其间，航空校飞试验队的队员们要对飞机进行改装，把几十公斤重的试验设备安装到位。航空测试时，机舱内挤满了设备，空间狭小，队员在飞机上一待就是5个小时。海上平台试验队的队员们随时待命配合，一连几个星期驻扎在平台，随时监控信号的捕获状态和数据指标。全体试验队员充分发挥党员先锋模范作用，工作在试验第一线，耐得住寂寞、抗得住压力，成功获取了首飞试验数据。
“我是党员我承诺！”“我是党员我先上！”“我是党员我带头！”……重温入党誓词，回溯精神根脉，坚守入党初心。临时党支部组织战斗力强不强，关键在于党员干部的作风，抓好作风建设，就能夯基垒台、积厚成势。临时党支部坚持“三会一课”制度，以“三会一课”等党的组织生活为基本形式，打造能征善战、作风过硬的党员队伍，充分展现出海洋盐度卫星航空校飞试验队党员的时代风采。
临时党支部通过主题党日等活动，让支部党员加强联系与交流，加强工作上相互的衔接和沟通，营造出团结互助的工作氛围，把党的组织优势转化为推动各项工作发展的强大动力，使各党员各项工作成效得到全面的提升。同时，支部党员发挥先锋模范作用，对于承担海洋盐度卫星航空校飞试验这一光荣的使命与担当,倍感骄傲与自豪。各位党员以身作则、率先垂范，在工作岗位上履职尽责、不负使命，起好党员干部的先锋模范作用。
林明森表示，近年来，我国海洋卫星事业取得了长足发展，海洋卫星观测体系不断完善、海洋系列卫星应用不断拓展，全体组员要坚定理想、锤炼党性，为建设海洋强国贡献自己的力量。
走进黄东海光学遥感海上检验场
养马岛位于山东省烟台市牟平区城区以北9公里处，在养马岛海域正北约24公里处，矗立着一座钢铁平台，它就是我国海洋水色卫星黄东海光学遥感检验场的核心——阜平光学观测平台，也是我国自主研制的海洋水色卫星基础性设施之一。
黄东海光学遥感海上检验场采用国内外最先进的仪器设备，按照国家标准和国际通用观测规范建设而成，包括了“一大两小”三个观测站点，分布在我国黄海和东海，采用独立手段获取大量的长期现场真值，实现水色卫星数据产品的时空误差检验评估。
“一大”就是牟平光学观测平台，它是浮式半潜平台，被称为微缩版的“海洋石油981”平台，顶层甲板离海面高度7米，利用8根锚链锚定，平台上设有生物光学实验室、仪器辐射性能跟踪实验室、监控指挥室、集成控制室等，支持长期无人值守自动观测，同时也具备容纳9名试验人员开展7天驻留试验的后勤保障能力。该平台除具有卫星产品真实性检验能力外，还可用于观测方法研究、生物光学机理研究、仪器装备测试评估等，是一个多功能综合试验平台。此外，两台进口的自动太阳光度计和两台国产的连续光谱太阳光度计，实现了从紫外可见光到近红外波段的大气光学特性全谱段观测，红外辐射器可实现全自动对目标和内置黑体扫描式测量，补偿环境温度变化，提供准确的水表皮温度增值。平台部署的自动气象观测站和水文水质观测系统，为整个系统提供基础环境数据。平台还预留了通海观测井，可用于布放水体吸收和后向散射观测设备，以获取水体固有光学参数，也可用于布放采水设备，以获得水体分析样本。这些观测设备获取的水体固有光学、大气光学、水温、气象等原位真值，将为海洋水色卫星的真实性检验提供数据保障。
“两小”分别是机动部署的海水水质观测浮标和部署在浙江省温州市洞头区的海洋综合观测平台。随着后续海洋水色卫星的研制和投入应用，国家卫星海洋应用中心将按照国家空间基础设施规划，不断完善黄东海光学遥感海上检验场的建设，健全海洋水色卫星定标检验网，支撑海洋卫星及卫星海洋应用从试验到业务服务的战略转变，支撑中国海洋卫星事业领跑国际，为自然资源卫星陆海统筹发展，建设海洋命运共同体作出应有的贡献。
