科大「太空之眼」写下航天新篇章

Spearheaded by HKUST scientists, “MUSICO” is the world’s first lightweight, high‑resolution, high‑precision synergistic observatory for carbon dioxide and methane emission sources.

由科大领衔研发的「天韵相机」是全球首款轻小型、高分辨率、高精度二氧化碳与甲烷点源协同探测仪。

MUSICO can simultaneously observe carbon dioxide, methane, oxygen, and aerosols across visible and short-wave infrared spectral bands. Three gas detection optical lenses achieve a spectral resolution of 0.2 nanometres, while the aerosol detection lens detect airborne particulates to improve inversion accuracy.

天韵相机能涵盖可见光和短波红外波段,同步监测二氧化碳、甲烷、氧气及气溶胶。其中三个主要光学镜头达到0.2纳米的光学解析度,而气溶胶探测镜头则负责捕捉空气悬浮粒子,以提升数据反演的精确度。

The HKUST research team was on-site in Wenchang, Hainan, as the Long March 7 rocket propelled the Tianzhou-10 cargo spacecraft into orbit.

科大研究团队在海南文昌现场见证从长征七号运载火箭搭载的天舟十号货运飞船冲向云霄。

Prof. SU Hui (center), Prof. ZHANG Limin (right), Prof. ZHAI Chengxing (left), witnessed the culmination of two years of groundbreaking engineering.

苏慧教授(中)、张利民教授(右)及翟成兴教授(了)於现场见证历时两年开发的天韵相机成功发射。

随着天舟十号货运飞船於5月11日成功抵达「天宫」太空站,一项来自科大的创新成果也随之登上太空,为香港的科研载荷写下历史新页。

科大牵头研制的「天韵相机」,又称「太空之眼」,是全球首款轻小型、高分辨率、高精度二氧化碳与甲烷点源协同探测仪,能够从太空中监测两大主要温室气体的排放源。

更具突破意义的是,这是首项由香港研发并登上国家太空站的科研载荷,标志着香港在高端航天仪器研发领域的深厚实力。

科大校长叶玉如教授表示:「是次项目不仅充分彰显科大在航天与航空工程、卫星遥感及环境工程领域多年积累的科研优势,更证明香港科研力量有能力在国家最高层级的航天平台上作出实质贡献。」

香港特区政府创新科技及工业局局长孙东教授亦指出,天韵相机是香港参与国家航天任务的重要里程碑,将为国家提供高质量的科学数据,支持国家实现「十五五」规划中关于「碳达峰、碳中和」的双碳目标。

体积小于家用洗衣机

一般工业级碳监测仪器往往体积庞大,但科大团队完成了近乎不可能的任务:把一台高精度探测仪缩小至约家用洗衣机的大小——长度仅约60厘米,重量不足80公斤,功能却十分齐全。

天韵相机於距离地面400公里的太空运作,通过测量和分析太阳光穿透大气层及从地面反射的情况,并识别气体的「光学指纹」,能达到 0.2纳米极高光学解析度,从而侦测温室气体浓度。

此外,相比传统探测仪只有公里级别的空间分辨率,天韵相机则达到百米级,能辨识地面100平方米尺度的范围。它能精确锁定发电厂、煤矿及堆填区等重点排放设施,预计能覆盖全国此类来源的99%二氧化碳及甲烷排放量。

两年磨一剑的科研「奇迹」

项目负责人、科大土木及环境工程学系讲座教授兼「杰出创科学人」苏慧教授形容,这次天韵相机的天宫之旅,堪称工程界的壮举。团队必须在严格的尺寸与重量限制下,确保完美的光学精度与机械稳定性。

她指此项目从构思到成功发射,前后仅用了两年时间,真可谓奇迹:「将这些关键技术成功整合於一套轻小型载荷中,是一项具代表性的工程与科学成果,标志着相关技术已达国际先进水平。」

在海南文昌航天发射场外,科大约70名成员亲眼目睹长征七号运载火箭将天舟十号送入太空,苏慧教授忆述当下心情既充满骄傲,也如释重负。

守护绿色未来

除了技术层面的突破,天韵相机更肩负了贡献全球气候治理的重任。另一项目负责人、「国家卓越工程师」兼土木及环境工程学系系主任张利民教授强调,监测数据将会与本港、粤港澳大湾区乃至国家的政府部门和科研机构共享,包括国家生态环境部、香港环保署、香港天文台,以及中华电力等业界伙伴。

这些科学数据亦有助为「一带一直」沿线跨地域气候研究提供依据,助力国际社会共同应对气候变化。

这项历史性成果由科大领衔的跨学科「梦之队」合力完成,成员来自土木及环境工程学系、计算机科学及工程学系,以及新兴跨学科领域学部、环境及可持续发展学部、公共政策学部,并联同香港浸会大学及岭南大学的专家参与。

项目获中国科学院空间应用工程与技术中心委托立项,并与中国科学院长春光学精密机械与物理研究所合作研制,同时得到香港特别行政区政府创新科技署支持,以及科大孵化的初创企业星睿云智科技有限公司的资助。

随着天韵相机在太空中开启新任务,这也象征科大在服务国家发展、守护地球的使命迈入新篇,也再一次证明只要拥有远见、协作与不懈的创新精神,我们定能「摘星」而归。

 

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