12月11日，搭載風(fēng)云四號(hào)衛(wèi)星的運(yùn)載火箭在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心點(diǎn)火升空。

　　成功發(fā)射的風(fēng)云四號(hào)，是我國新一代靜止軌道氣象衛(wèi)星的首發(fā)星，整體性能達(dá)到甚至超越歐美最新一代靜止軌道氣象衛(wèi)星的水平，一舉實(shí)現(xiàn)我國衛(wèi)星技術(shù)從“跟跑并跑”向“并跑領(lǐng)跑”的重大跨越。風(fēng)云四號(hào)到底有多“牛”?

　　新技術(shù)：在36000公里外“明察秋毫”

　　如果將太陽同步軌道衛(wèi)星比喻為圍繞著地球轉(zhuǎn)動(dòng)“流動(dòng)巡邏的警察”，靜止軌道衛(wèi)星則好比“定點(diǎn)站崗的警察”。風(fēng)云四號(hào)的“崗位”位于距離地球36000公里的高空，在如此遙遠(yuǎn)的太空對地球上風(fēng)云變幻“明察秋毫”，得益于成功突破了代表國際先進(jìn)水平的高精度圖像定位與配準(zhǔn)、微振動(dòng)測量與抑制、定量化遙感等20余項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。

　　高精度的圖像定位與配準(zhǔn)技術(shù)，是各國靜止軌道衛(wèi)星正在全力攻克的關(guān)鍵技術(shù)之一。這一技術(shù)能讓衛(wèi)星的“眼睛”從幾萬里之外的太空，精準(zhǔn)地看到地球上任何想看的地方，并在拼接圖像時(shí)做到零誤差。為了突破這一技術(shù)，美國歷時(shí)11年、經(jīng)過5顆衛(wèi)星的持續(xù)改進(jìn)，在GOER-N上才取得突破，在剛剛發(fā)射的GOES-R衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)了定位精度達(dá)到1公里。

　　中國航天科技集團(tuán)八院風(fēng)云四號(hào)研制團(tuán)隊(duì)經(jīng)過十多年的技術(shù)攻關(guān)，先后攻克了衛(wèi)星高精度姿態(tài)確定方法、熱變形在軌辨識(shí)和建模技術(shù)以及姿態(tài)、軌道和熱變形補(bǔ)償技術(shù)等技術(shù)瓶頸，衛(wèi)星圖像導(dǎo)航配準(zhǔn)精度達(dá)到“1像元”，即在36000公里高空對地拍照誤差控制在1公里之內(nèi)，補(bǔ)償效率到達(dá)98.8%，與美國剛剛發(fā)射的GOES-R衛(wèi)星相當(dāng)。

　　新平臺(tái)：實(shí)現(xiàn)對地球24小時(shí)“凝視”

　　今后，在長達(dá)7年的設(shè)計(jì)壽命期間，風(fēng)云四號(hào)將接替風(fēng)云二號(hào)“上崗”，成為全球?qū)Φ赜^測業(yè)務(wù)衛(wèi)星序列的重要一員。每天24小時(shí)、共計(jì)2555天的“執(zhí)勤”期間，不能有絲毫差錯(cuò)，更不能“因病請假”，這對衛(wèi)星“身體素質(zhì)”提出了極高的穩(wěn)定性與可靠性要求。

　　中國航天科技集團(tuán)八院科研團(tuán)隊(duì)專門為風(fēng)云四號(hào)“量身定制”了一個(gè)角秒級測量和控制精度的高軌三軸穩(wěn)定衛(wèi)星平臺(tái)——SAST5000平臺(tái)，平臺(tái)采用六面柱體構(gòu)型、單太陽翼、三軸穩(wěn)定控制方案，并采用了雙總線體制、高性能AOS技術(shù)、大功率電源、整星防靜電技術(shù)、整星防污染技術(shù)等一系列關(guān)鍵技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)對地球24小時(shí)“凝視”。

　　太陽電池翼是衛(wèi)星的關(guān)鍵部位之一。傳統(tǒng)衛(wèi)星的太陽翼都是雙翼構(gòu)型，分布在衛(wèi)星的兩側(cè)，好像兩只展開的“翅膀”。風(fēng)云四號(hào)卻只有一側(cè)裝有太陽翼，研究團(tuán)隊(duì)專門設(shè)計(jì)了一款“T”構(gòu)型的太陽翼，大大縮短了太陽翼質(zhì)心與衛(wèi)星的距離。一旦太陽翼發(fā)生晃動(dòng)或抖動(dòng)，對衛(wèi)星的干擾將大大減少。

　　風(fēng)云四號(hào)上的數(shù)管計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)處理器，是衛(wèi)星數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)處理的核心部件，相當(dāng)于整顆衛(wèi)星的“心臟”，一刻也不能停頓。而風(fēng)云四號(hào)衛(wèi)星載荷成像精度高、數(shù)據(jù)量大，如何確保數(shù)據(jù)處理器、數(shù)傳系統(tǒng)高速穩(wěn)定運(yùn)行，且能靈活配置數(shù)據(jù)路由，將大量數(shù)據(jù)及時(shí)傳回地面，在關(guān)鍵時(shí)刻不“卡殼”，也是研制團(tuán)隊(duì)面臨的一大難題。

　　通過不斷討論、驗(yàn)證，最終采用了SpaceWire和高低速總線相結(jié)合的模式，突破了靜止軌道氣象衛(wèi)星大數(shù)據(jù)量傳輸?shù)钠款i。同時(shí)采用了嚴(yán)格的空間防靜電設(shè)計(jì)、光學(xué)部件的防污染設(shè)計(jì)、多活動(dòng)部件的可靠性與壽命設(shè)計(jì)等，大大提高了衛(wèi)星的“身體素質(zhì)”。

　　新載荷：把地面隔振平臺(tái)“搬到”太空

　　風(fēng)云四號(hào)“最牛”的地方不僅在于搭載了許多先進(jìn)的觀測儀器，更在于將一種對觀測環(huán)境要求極為“嚴(yán)苛”的儀器，與其他儀器一起搭載在同一顆衛(wèi)星上，這就是干涉式大氣垂直探測儀。

　　干涉式大氣垂直探測儀是一種類似于給大氣“做CT”的先進(jìn)儀器，但使用起來也極為“嬌貴”。一個(gè)細(xì)小的振動(dòng)——哪怕只是在衛(wèi)星邊上吹一口氣，就會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生無法甄別或消除的譜線，使得光譜性能退化。因此，該儀器在地面上使用，需專門為它建造一個(gè)超靜隔音的地下室。在開放的太空使用，為了防止其他儀器振動(dòng)和噪音干擾，歐洲計(jì)劃專門為它發(fā)射了一顆衛(wèi)星。

　　在國際上，風(fēng)云四號(hào)首次在單星上同時(shí)搭載多通道掃描成像輻射計(jì)和干涉式大氣垂直探測儀，首次同時(shí)實(shí)現(xiàn)二維成像觀測和大氣垂直分層三維觀測，實(shí)現(xiàn)國外兩顆星達(dá)到的功能。

　　為了克服微振動(dòng)的影響，研制團(tuán)隊(duì)對風(fēng)云四號(hào)上的10多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)部件的振動(dòng)特性與傳遞路徑，進(jìn)行了深入分析和試驗(yàn)，提出了微振動(dòng)測量與抑制的方法。并在此基礎(chǔ)上，在國內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)了振源隔振裝置和有效載荷隔振裝置的工程化，使衛(wèi)星平臺(tái)對敏感載荷的振動(dòng)干擾，降低到0.1mg(用手輕輕擊桌面的振動(dòng)量級約為300mg)。這相當(dāng)把地面的隔振平臺(tái)，直接“搬到”了太空。(來源|新華社)