克服“一口氣”的振動(dòng)

攝影愛好者都知道，要拍攝出一幅精美的照片，不僅要對(duì)焦準(zhǔn)確，還要保持相機(jī)的穩(wěn)定，如今，功能強(qiáng)大的防抖技術(shù)也是各相機(jī)廠家的重要賣點(diǎn)。

風(fēng)云四號(hào)正在進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)測(cè)試

與此類似，衛(wèi)星在軌道上觀測(cè)地球，也要考慮振動(dòng)對(duì)載荷的影響。衛(wèi)星在軌運(yùn)行期間，星上活動(dòng)部件比如飛輪、制冷機(jī)等的正常工作，不可避免會(huì)給衛(wèi)星帶來細(xì)小的振動(dòng)。風(fēng)云四號(hào)衛(wèi)星工程總師李卿說，“而風(fēng)云四號(hào)配置的干涉式大氣垂直探測(cè)儀，因其工作機(jī)制對(duì)外界微小振動(dòng)干擾極其敏感，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。同時(shí)，振動(dòng)也會(huì)造成探測(cè)儀以及輻射計(jì)掃描機(jī)構(gòu)掃描控制精度下降，直接影響載荷的性能指標(biāo)。”

根據(jù)對(duì)比，風(fēng)云四號(hào)與美國前不久發(fā)射的GOES-R衛(wèi)星和歐洲正在研制的MTG衛(wèi)星在成像觀測(cè)能力方面相當(dāng)。“但美、歐由于技術(shù)、經(jīng)費(fèi)等方面的因素，把成像輻射計(jì)和干涉式垂直大氣探測(cè)儀，分別裝在兩顆衛(wèi)星上實(shí)現(xiàn)成像觀測(cè)和垂直探測(cè)，以避免兩臺(tái)大型光學(xué)儀器運(yùn)動(dòng)部件帶來的動(dòng)力學(xué)干擾等技術(shù)問題，影響到圖像中每個(gè)像素的配準(zhǔn)和圖像的定位精度。”李卿說。

“之所以能將這兩種載荷同時(shí)裝載到風(fēng)云四號(hào)上，因?yàn)槲覀兘鉀Q了衛(wèi)星平臺(tái)微振動(dòng)測(cè)量和抑制等核心關(guān)鍵技術(shù)。”李卿透露，為了克服微振動(dòng)影響，研制團(tuán)隊(duì)在對(duì)衛(wèi)星10余個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)部件的振動(dòng)特性與傳遞路徑的分析、試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出了微振動(dòng)測(cè)量與抑制的方法，并在工程上成功實(shí)現(xiàn)了振源隔振裝置和有效載荷隔振裝置的研制。“這相當(dāng)于給單機(jī)坐上‘軟沙發(fā)’，成功隔絕平臺(tái)微小的振動(dòng)影響，微振動(dòng)抑制效率達(dá)到90%以上，為探測(cè)儀器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)提供了良好力學(xué)環(huán)境。”

36000公里高空“明察秋毫”

為了提高天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性，數(shù)值天氣預(yù)報(bào)已成為當(dāng)前制作日常天氣預(yù)報(bào)的主要方法，而數(shù)值預(yù)報(bào)的前提是精確的大氣觀測(cè)參數(shù)，以為復(fù)雜的大氣環(huán)境動(dòng)力學(xué)方程提供初始條件。氣象衛(wèi)星又被叫做定量遙感衛(wèi)星，除了獲取云圖外，更重要的功能就是獲取準(zhǔn)確的、定量化的大氣和地表觀測(cè)信息，為后續(xù)的應(yīng)用提供服務(wù)。董瑤海打比方說，“當(dāng)?shù)孛娴臏囟扔?℃的變化，氣象衛(wèi)星就要在36000公里的高空感測(cè)出來，提供科研人員進(jìn)行分析。”

試驗(yàn)廠房?jī)?nèi)的風(fēng)云四號(hào)側(cè)面

針對(duì)越來越高的定量遙感需求，風(fēng)云四號(hào)裝載的多通道掃描成像輻射計(jì)、干涉式大氣垂直探測(cè)儀和閃電成像儀，在性能上比之前的衛(wèi)星有大幅的提升。

衛(wèi)星裝載的多通道掃描成像輻射計(jì)擁有14個(gè)輻射成像通道，覆蓋可見光、短波紅外、中波紅外和長(zhǎng)波紅外等波段，接近美國的GOSE-R的16通道，同時(shí)星上輻射定標(biāo)精度達(dá)到1K、靈敏度0.1K。“舉例來說，青海湖的溫度是20℃，風(fēng)云四號(hào)衛(wèi)星可以做到對(duì)其溫度的測(cè)量誤差小于1℃，同時(shí)，當(dāng)湖水溫度變化0.1℃時(shí)，衛(wèi)星就能夠準(zhǔn)確感知出來。”董瑤海表示，此外還可以通過不同光譜通道的觀測(cè)，對(duì)全國植被覆蓋、糧食畝產(chǎn)等做出預(yù)估，經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益巨大。

衛(wèi)星裝載的干涉式大氣垂直探測(cè)儀，其光譜探測(cè)通道達(dá)到1700個(gè)，光譜分辨率0.625cm-1，可在垂直方向上對(duì)大氣結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)高精度定量探測(cè)。“相當(dāng)于對(duì)大氣進(jìn)行CT掃描，這也是國際上靜止軌道氣象衛(wèi)星的首次裝載，獲取的高光譜大氣數(shù)據(jù)，可進(jìn)一步提高天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性。”周徐斌說。