風雲四號：我國新一代靜止軌道氣象衛星“有多牛”？

新華社上海12月11日電（記者 張建松）成功發射的風雲四號，是我國新一代靜止軌道氣象衛星的首發星，整體性能達到甚至超越歐美最新一代靜止軌道氣象衛星的水平，一舉實現我國衛星技術從“跟跑並跑”向“並跑領跑”的重大跨越。風雲四號到底有多“牛”？

新技術：在36000公里外“明察秋毫”

如果將太陽同步軌道衛星比喻為圍繞著地球轉動“流動巡邏的警察”，靜止軌道衛星則好比“定點站崗的警察”。風雲四號的“崗位”位於距離地球36000公里的高空，在如此遙遠的太空對地球上風雲變幻“明察秋毫”，得益於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余項關鍵技術。

高精度的圖像定位與配準技術，是各國靜止軌道衛星正在全力攻克的關鍵技術之一。這一技術能讓衛星的“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，並在拼接圖像時做到零誤差。為了突破這一技術，美國歷時11年、經過5顆衛星的持續改進，在ＧＯＥＲ-Ｎ上才取得突破，在剛剛發射的ＧＯＥＳ-Ｒ衛星實現了定位精度達到1公里。

中國航天科技集團八院風雲四號研製團隊經過十多年的技術攻關，先後攻克了衛星高精度姿態確定方法、熱變形在軌辨識和建模技術以及姿態、軌道和熱變形補償技術等技術瓶頸，衛星圖像導航配準精度達到“1像元”，即在36000公里高空對地拍照誤差控制在1公里之內，補償效率到達98.8%，與美國剛剛發射的ＧＯＥＳ-Ｒ衛星相當。

新平臺：實現對地球24小時“凝視”

今後，在長達7年的設計壽命期間，風雲四號將接替風雲二號“上崗”，成為全球對地觀測業務衛星序列的重要一員。每天24小時、共計2555天的“執勤”期間，不能有絲毫差錯，更不能“因病請假”，這對衛星“身體素質”提出了極高的穩定性與可靠性要求。

中國航天科技集團八院科研團隊專門為風雲四號“量身定制”了一個角秒級測量和控制精度的高軌三軸穩定衛星平臺——ＳＡＳＴ5000平臺，平臺採用六面柱體構型、單太陽翼、三軸穩定控制方案，並採用了雙總線體制、高性能ＡＯＳ技術、大功率電源、整星防靜電技術、整星防污染技術等一系列關鍵技術，可實現對地球24小時“凝視”。

太陽電池翼是衛星的關鍵部位之一。傳統衛星的太陽翼都是雙翼構型，分佈在衛星的兩側，好像兩隻展開的“翅膀”。風雲四號卻只有一側裝有太陽翼，研究團隊專門設計了一款“Ｔ”構型的太陽翼，大大縮短了太陽翼質心與衛星的距離。一旦太陽翼發生晃動或抖動，對衛星的干擾將大大減少。

風雲四號上的數管計算機和數據處理器，是衛星數據管理和數據處理的核心部件，相當於整顆衛星的“心臟”，一刻也不能停頓。而風雲四號衛星載荷成像精度高、數據量大，如何確保數據處理器、數傳系統高速穩定運行，且能靈活配置數據路由，將大量數據及時傳回地面，在關鍵時刻不“卡殼”，也是研製團隊面臨的一大難題。

通過不斷討論、驗證，最終採用了ＳｐａｃｅＷｉｒｅ和高低速總線相結合的模式，突破了靜止軌道氣象衛星大數據量傳輸的瓶頸。同時採用了嚴格的空間防靜電設計、光學部件的防污染設計、多活動部件的可靠性與壽命設計等，大大提高了衛星的“身體素質”。

新載荷：把地面隔振平臺“搬到”太空

風雲四號“最牛”的地方不僅在於搭載了許多先進的觀測儀器，更在於將一種對觀測環境要求極為“嚴苛”的儀器，與其他儀器一起搭載在同一顆衛星上，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——哪怕只是在衛星邊上吹一口氣，就會導致産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射了一顆衛星。

在國際上，風雲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，首次同時實現二維成像觀測和大氣垂直分層三維觀測，實現國外兩顆星達到的功能。

為了克服微振動的影響，研製團隊對風雲四號上的10多個轉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。並在此基礎上，在國內率先實現了振源隔振裝置和有效載荷隔振裝置的工程化，使衛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。