風云四號：我國新一代靜止軌道氣象衛(wèi)星“有多牛”？

新華社上海12月11日電（記者 張建松）成功發(fā)射的風云四號，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。風云四號到底有多“?！保?/span>

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“流動巡邏的警察”，靜止軌道衛(wèi)星則好比“定點站崗的警察”。風云四號的“崗位”位于距離地球36000公里的高空，在如此遙遠的太空對地球上風云變幻“明察秋毫”，得益于成功突破了代表國際先進水平的高精度圖像定位與配準、微振動測量與抑制、定量化遙感等20余項關(guān)鍵技術(shù)。

高精度的圖像定位與配準技術(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，精準地看到地球上任何想看的地方，并在拼接圖像時做到零誤差。為了突破這一技術(shù)，美國歷時11年、經(jīng)過5顆衛(wèi)星的持續(xù)改進，在ＧＯＥＲ-Ｎ上才取得突破，在剛剛發(fā)射的ＧＯＥＳ-Ｒ衛(wèi)星實現(xiàn)了定位精度達到1公里。

中國航天科技集團八院風云四號研制團隊經(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、熱變形在軌辨識和建模技術(shù)以及姿態(tài)、軌道和熱變形補償技術(shù)等技術(shù)瓶頸，衛(wèi)星圖像導(dǎo)航配準精度達到“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)，補償效率到達98.8%，與美國剛剛發(fā)射的ＧＯＥＳ-Ｒ衛(wèi)星相當。

新平臺：實現(xiàn)對地球24小時“凝視”

今后，在長達7年的設(shè)計壽命期間，風云四號將接替風云二號“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、共計2555天的“執(zhí)勤”期間，不能有絲毫差錯，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。

中國航天科技集團八院科研團隊專門為風云四號“量身定制”了一個角秒級測量和控制精度的高軌三軸穩(wěn)定衛(wèi)星平臺——ＳＡＳＴ5000平臺，平臺采用六面柱體構(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)，可實現(xiàn)對地球24小時“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”。風云四號卻只有一側(cè)裝有太陽翼，研究團隊專門設(shè)計了一款“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)生晃動或抖動，對衛(wèi)星的干擾將大大減少。

風云四號上的數(shù)管計算機和數(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，相當于整顆衛(wèi)星的“心臟”，一刻也不能停頓。而風云四號衛(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)定運行，且能靈活配置數(shù)據(jù)路由，將大量數(shù)據(jù)及時傳回地面，在關(guān)鍵時刻不“卡殼”，也是研制團隊面臨的一大難題。

通過不斷討論、驗證，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。同時采用了嚴格的空間防靜電設(shè)計、光學部件的防污染設(shè)計、多活動部件的可靠性與壽命設(shè)計等，大大提高了衛(wèi)星的“身體素質(zhì)”。

新載荷：把地面隔振平臺“搬到”太空

風云四號“最牛”的地方不僅在于搭載了許多先進的觀測儀器，更在于將一種對觀測環(huán)境要求極為“嚴苛”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”的先進儀器，但使用起來也極為“嬌貴”。一個細小的振動——哪怕只是在衛(wèi)星邊上吹一口氣，就會導(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和噪音干擾，歐洲計劃專門為它發(fā)射了一顆衛(wèi)星。

在國際上，風云四號首次在單星上同時搭載多通道掃描成像輻射計和干涉式大氣垂直探測儀，首次同時實現(xiàn)二維成像觀測和大氣垂直分層三維觀測，實現(xiàn)國外兩顆星達到的功能。

為了克服微振動的影響，研制團隊對風云四號上的10多個轉(zhuǎn)動部件的振動特性與傳遞路徑，進行了深入分析和試驗，提出了微振動測量與抑制的方法。并在此基礎(chǔ)上，在國內(nèi)率先實現(xiàn)了振源隔振裝置和有效載荷隔振裝置的工程化，使衛(wèi)星平臺對敏感載荷的振動干擾，降低到0.1ｍｇ（用手輕輕擊桌面的振動量級約為300ｍｇ）。這相當把地面的隔振平臺，直接“搬到”了太空。