笑看风云处，坐看云起时。风云四号成功发射不仅实现了我国高轨气象卫星的升级换代，进一步提升了卫星气象观测能力和水平，而且成功突破了高精度图像定位与配准、微振动测量与抑制、定量化遥感等20余项关键技术，填补了多项国内技术空白，使我国静止轨道定量遥感卫星达到世界先进水平。

 

    准  3.6万公里高空拍照，误差1公里之内

 

    卫星扫描成像类似于打印机原理，图像是通过扫描一行一行拼接而成的。为确保卫星遥感数据的精确，要求卫星在拍摄图像时既要做到“瞄得准”，也要做到“对得上”。

 

    “瞄得准”是要求卫星的相机能始终准确定位同一个地理位置；“对得上”是要求卫星拍摄的相邻图像的相对位置关系配准精确。定位与配准的精度将直接影响卫星产品的定量应用。

 

    风云四号总设计师董瑶海介绍，前一代静止气象卫星风云二号采取的是云图传回后在地面进行配准的方法，但风云四号指标精度大幅提高，星上实时配准的效果要优于地面配准，图像导航与配准技术也就成为卫星必须突破的重大关键技术之一。

 

    图像定位与配准是通过对卫星上关系载荷扫描成像的各种影响因素进行实时计算和补偿，消除偏差影响，实现“无姿态偏差、无轨道偏差、无热变形偏差”的完美成像，提高图像的精度。这也是当前世界新一代静止轨道气象卫星的核心技术。

 

    根据设计要求，风云四号研制团队历时十余年攻关，先后攻克了卫星高精度姿态确定方法、热变形在轨辨识和建模技术以及姿态、轨道和热变形补偿技术等技术瓶颈，卫星图像导航配准精度达到1像元，即在3.6万公里高空对地拍照误差控制在1公里之内。

 

    稳  让卫星部件“窝沙发”，隔绝“吹一口气”带来的振动

 

    卫星在轨道上观测地球，也要考虑振动对载荷的影响。卫星在轨运行期间，星上活动部件比如飞轮、制冷机等的正常工作，不可避免会给卫星带来细小的振动。而风云四号配置的干涉式大气垂直探测仪，因其工作机制对外界微小振动干扰极其敏感，一个细小的振动———哪怕只是在卫星边上吹一口气，都会导致产生无法甄别或消除的谱线，使得光谱性能退化。同时，振动也会造成探测仪以及辐射计扫描机构扫描控制精度下降，直接影响载荷的性能指标。

 

    中国航天科技集团上海航天技术研究院509所副所长周徐斌告诉记者，为了克服微振动影响，研制团队在对卫星十余个转动部件的振动特性与传递路径的分析、试验的基础上，提出了微振动测量与抑制的方法，并在工程上成功实现了振源隔振装置和有效载荷隔振装置的研制，这相当于给单机坐上“软沙发”，成功隔绝平台微小的振动影响，微振动抑制效率达到90%以上，为探测仪器的正常运转提供了良好力学环境。

 

    精  湖水温度变化0.1℃，卫星都能明察秋毫

 

    针对越来越高的定量遥感需求，风云四号装载的多通道扫描成像辐射计、干涉式大气垂直探测仪和闪电成像仪，在性能上比之前的卫星有大幅的提升。

 

    多通道扫描成像辐射计拥有14个辐射成像通道，覆盖可见光、短波红外、中波红外和长波红外等波段，同时星上辐射定标精度达到1K、灵敏度0.1K。

 

    举例来说，青海湖的温度是20℃，风云四号卫星可以做到对其温度的测量误差小于1℃，同时，哪怕湖水温度变化0.1℃时，卫星都能够准确感知出来。此外，还可以通过不同光谱通道的观测，对全国植被覆盖、粮食亩产等做出预估，经济社会效益空前。

 

    另外，最新研制的干涉式大气垂直探测仪在国际上是首次装载于静止气象卫星上，探测仪的探测通道超过1600个，可在垂直方向上对大气结构实现高精度定量探测。“这就好比我们不仅实现了从黑白电视机向彩色电视机的跨越，还可对大气环境做‘CT扫描’，进行切片观察，大大提高了气象观测的能力。”董瑶海说。

 

    卫星还装载了我国自主研制的闪电成像仪，一秒钟可拍摄500张闪电图，探测区域范围内的闪电频次和强度，这可以用来实现对强对流天气的监测与跟踪，提供闪电灾害预警，这也是国内首次应用。

 

    强  超豪华高轨卫星平台，7×24当班无虞

 

    气象卫星与其他卫星不同，要求提供连续稳定的业务运行数据，也就是一天24小时、全年365天得天天当班，每天都要报出晴雨、温度、风力等数据，这就要求卫星具有极高的可靠性与时效性。航天科技集团上海航天技术研究院科研三部部长路同山介绍，为了提供优质稳定的业务服务，科研人员为风云四号量身打造了一个角秒级测量和控制精度的高轨三轴稳定卫星平台———SAST5000平台，该平台首次采用了六面柱体构型，具有承载能力大、质心低、力学响应小、对地面大等特点。

 

    除了前面提到的国内首创的星上实时补偿的高精度图像定位配准技术和微振动抑制测量技术外，卫星还采用了双总线体制、高性能AOS技术、大功率电源、整星防静电技术、整星防污染技术等一系列关键技术，卫星设计寿命达7年之久，发射重量5400公斤，寿命末整星功率3200瓦，达到国际先进水平。

 

    (文汇报西昌12月11日专电)