科大一部轻巧仪器，成就追踪温室气体一大突破。
天舟十号货运飞船于 5 月 11 日成功与天宫太空站对接，将一台划时代的科学仪器送抵太空。这台由香港科技大学（科大）工学院科研人员主导研发的协同探测仪，集轻小型、高解析度、高精准度于一身，专门用以监测二氧化碳及甲烷的排放源头。
这台多光谱成像碳探测仪器名为天韵相机（英文简称 MUSICO），是香港史上首个进驻国家太空站的科学载荷，意义深远。
填补碳核查的重要缺口
天韵相机是由土木及环境工程学系讲座教授兼「杰出创科学人」苏慧教授，以及「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带领研发，致力填补现行温室气体排放监测体系中的重要缺口。
苏教授指出：「气候变化的相关灾害日趋严峻，已经引起全球高度关注。根据《巴黎协定》，全球必须每五年进行一次碳排放盘点。然而，时至今日，我们仍然缺乏一套可靠的碳排放监测、报告及核查系统。」
「我们所研发的天韵相机借助卫星技术，以高时间及空间分辨率持续监察温室气体浓度，提供精准且高频的数据。这将有助验证碳信用额，最终加快推动国际碳交易。」苏教授解释道。
全球首创的特殊探测仪
天韵相机在距离地面四百公里的轨道上，围绕地球执行为期两年的任务，负责监测广阔纬度范围内密集的工业活动，涵盖国内逾 99.6% 燃煤发电厂的二氧化碳排放及 99.9% 煤矿的甲烷排放。
现有卫星观测仪往往受体积所限，难以同时兼顾影像解析度及多参数同步观测能力，天韵相机针对这项技术挑战，提供了尖端的解决方案。有如一台「太空相机」，天韵配备四个先进光谱仪同步运作，能同时探测二氧化碳、甲烷、氧气及气溶胶。二氧化碳和甲烷是全球暖化的主要温室气体元凶，而同时收集氧气及气溶胶数据则可作为参考，进一步提升二氧化碳及甲烷数据测量的精准度。
整套镜头及感应器全数集于这台仅 60 厘米长、50 厘米阔、60 厘米高的装置之中，体积比家用洗衣机还要细小轻巧，重量少于 80 公斤，令天韵相机成为名副其实的轻型太空载荷。
这种精巧设计是专门针对太空运载量限制而度身订造的。考虑到天舟十号货飞船要承载七百公斤推进剂及 6.2 吨物资，研发团队深明每一克载荷都举足轻重，精小化设计有绝对的好处。
细小、精准、完美像素
「在严格的体积及重量限制下，要同时达到高水平的光谱及空间解析度，以及进行多种气体的协同监测，实在是我们面对的重大挑战。」苏教授分享道。
「此外，太空站以每秒 7.7 公里速率环绕地球运行，比地面的高速铁路快约百倍。要在如此高速率下捕捉清晰且精准的影像，难度极高。」
为了克服上述挑战，她的团队与中国科学院长春光学精密机械与物理研究所合作，共同研发出一个高精准兼可转向的稳定平台，确保天韵相机能进行极度稳定的气体追踪监测。研发最终取得卓越成效，天韵相机现已达到约 0.2 纳米的光谱解析度及 100 米的空间分辨率，整体表现领先国际水平。
苏教授强调说：「这种高水平的精细度让仪器能聚焦于特定的排放源头，例如单个发电厂、煤矿、堆填区等，并非只提供大范围区域的平均数据。」
国家壮举，香港骄傲
整个研发项目始于 2023 年底，源于国家载人航天工程代表团访问科大。凭借两地紧密无间的合作，天韵相机从概念构思到投入运作仅需两年时间——科大团队发挥其高光谱气体侦测的技术专长，设计装置的技术框架；另一边厢，长春光学精密机械与物理研究所运用其高超先进的制造技术来建构硬件；整个项目由中国科学院空间应用工程与技术中心统筹管理并落实执行。
项目联合领导人张教授表示，今次多方合作展现出协同效应，充分体现香港特别行政区在国家太空探索任务中日趋活跃的角色。
「这是首次有香港科研团队在太空研究项目中担任领军角色，天韵相机树立了一个重要的里程碑，足证香港有能力在太空探索领域作出重要贡献。」张教授强调说。
2026 年 5 月 11 日，科大团队亲赴海南文昌市见证历史时刻，共 70 位科大教员、学生和校友一同见证长征七号运载火箭搭载天舟十号货运飞船升空，天韵相机正是其中一项载荷。
值得一提的是，天韵相机送抵太空站后，由香港史上首位载荷专家黎家盈博士亲自操作，是其太空任务其中一项重要职责，为香港再添一份荣耀。地面设有专属追踪显示板，实时显示天韵相机及科大—雄彬一号卫星的轨道位置，后者是大学于 2023 年发射的高解析度光学卫星。
推进全球气候管治
天韵相机的升空只是另一重要阶段的开端，装置收集得来的数据将传送回地球，由科大团队进行分析，并与政府相关部门及科研机构共享，用于全球研究及应用。
张教授对天韵相机的数据应用充满信心，将为温室气体减排提供坚实的基础：「天韵相机确立了一个良好的典范，说明科大的科研实力不仅能服务国家战略，也可为全球气候管治作出切实的贡献。」
让火箭科学走入大众
这项史无前例的载荷任务为香港太空科学发展注入强大动力，写下新的里程碑，加上香港诞生首位本地太空人，吸引媒体广泛报道，掀起全城一片太空热潮。苏教授近日在香港太空馆举行的公众讲座座无虚席，深入浅出地拆解天韵相机背后的科学原理，将艰涩的「火箭科学」转化为大众易于理解的知识，满足公众对太空科学的好奇。
展望将来，团队期望将此项技术成果拓展至更广泛的应用领域。苏教授解释道：「将载荷体积及重量压缩至最小本来是我们要克服的一大挑战，岂料不经意地开辟了商业应用的新方向，轻型装置能有效降低发射成本，并提高大规模量产的可行性。」
「长远而言，我们期望部署一系列的天韵装置，建立全方位覆蓋的轨道观测网络，以前所未有的规模持续监测地球的温室气体排放。」
（原文由香港科技大学工学院在此发布。）
