项目所属领域为“863计划地球观测与导航技术领域”，编号2011AA12A100。气候变化是当前国际社会普遍关心的重大全球性问题，引起的环境和经济问题已成为全球性重要议题，这不仅是一个科技问题，而且是一个涉及国家安全、经济发展和国际话语权的政治问题。为提升我国全球气候变化研究水平，提高应对气候变化国际话语权，2011年科技部立项了“全球二氧化碳监测科学实验卫星与应用示范”重大项目，目标为研制并发射我国首颗碳卫星，形成全球大气二氧化碳浓度监测能力。这是继2009年日本GOSAT卫星性能受限，美国OCO卫星发射失败后，我国向全球二氧化碳监测发起的首次挑战。碳卫星要求达到4ppm（百万分之四）的反演精度，观测能力与定量化水平为国内之最。围绕全球二氧化碳监测的科学目标，项目突破了高精度观测与高定量定标等系列关键技术，主要创新包括：1.国内首次实现面向复杂指向监测的高精度、高稳定度动中观测卫星平台。2.首次提出复杂指向非线性路径规划与控制算法。3.首次采用一体化在轨高精度定标方法。碳卫星于2016年12月在酒泉成功发射。发射后，碳卫星获取了我国首幅最高光谱分辨率的卫星光谱曲线、我国首幅全球大气二氧化碳浓度分布图、我国首幅高精度全球植被叶绿素荧光分布图。全球二氧化碳浓度反演精度2.28ppm（3σ），系统偏差0.31ppm，优于4ppm的系统指标。叶绿素荧光产品与美国OCO-2对比，在空间格局、季度变化特征等方面高度一致，表明碳卫星高光谱观测精度与定量化水平达到国际最高水平。2017年8月，通过了中国气象局组织的卫星在轨测试评审；2018年10月，通过了科技部组织的项目验收；2018年12月，卫星在轨交付中国气象局。在轨测试委员会认为：作为我国自主研制的首颗碳卫星，填补了天基高光谱温室气体监测的空白，研制难度高、技术复杂，综合技术性能达到国际先进水平，部分指标达到国际领先水平；验收专家组认为：碳卫星数据质量超过日本GOSAT，与美国OCO-2相当，对我国碳监测话语权提供了坚实的技术支撑。2019年5月通过了成果鉴定，鉴定委员会认为：项目技术难度大，创新性强，具有多项自主知识产权，综合水平达到国内领先、国际先进，显著提高了我国在全球气候变化研究领域的话语权，具有重大社会效益和广泛国际影响。项目授权专利3项，发表文章8篇。2017年10月，科技部在第14届国际地球观测组织（GEO）年会上宣布碳卫星数据向全球开放共享，我国成为第三个提供碳卫星数据的国家。至2019年3月，累计获取观测数据92TB，为141个国内外用户提供了数据。碳卫星相关数据产品已应用于我国《全球生态环境遥感监测2018年度报告》，相关技术已推广至我国空间科学卫星-先进天基太阳观测台（ASOS）等国家型号任务。