克服“一口氣”的振動

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

風(fēng)云四號正在進行相關(guān)試驗測試

與此類似，衛(wèi)星在軌道上觀測地球，也要考慮振動對載荷的影響。衛(wèi)星在軌運行期間，星上活動部件比如飛輪、制冷機等的正常工作，不可避免會給衛(wèi)星帶來細小的振動。風(fēng)云四號衛(wèi)星工程總師李卿說，“而風(fēng)云四號配置的干涉式大氣垂直探測儀，因其工作機制對外界微小振動干擾極其敏感，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。同時，振動也會造成探測儀以及輻射計掃描機構(gòu)掃描控制精度下降，直接影響載荷的性能指標(biāo)。”

根據(jù)對比，風(fēng)云四號與美國前不久發(fā)射的GOES-R衛(wèi)星和歐洲正在研制的MTG衛(wèi)星在成像觀測能力方面相當(dāng)。“但美、歐由于技術(shù)、經(jīng)費等方面的因素，把成像輻射計和干涉式垂直大氣探測儀，分別裝在兩顆衛(wèi)星上實現(xiàn)成像觀測和垂直探測，以避免兩臺大型光學(xué)儀器運動部件帶來的動力學(xué)干擾等技術(shù)問題，影響到圖像中每個像素的配準和圖像的定位精度。”李卿說。

“之所以能將這兩種載荷同時裝載到風(fēng)云四號上，因為我們解決了衛(wèi)星平臺微振動測量和抑制等核心關(guān)鍵技術(shù)。”李卿透露，為了克服微振動影響，研制團隊在對衛(wèi)星10余個轉(zhuǎn)動部件的振動特性與傳遞路徑的分析、試驗的基礎(chǔ)上，提出了微振動測量與抑制的方法，并在工程上成功實現(xiàn)了振源隔振裝置和有效載荷隔振裝置的研制。“這相當(dāng)于給單機坐上‘軟沙發(fā)’，成功隔絕平臺微小的振動影響，微振動抑制效率達到90%以上，為探測儀器的正常運轉(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)報的準確性，數(shù)值天氣預(yù)報已成為當(dāng)前制作日常天氣預(yù)報的主要方法，而數(shù)值預(yù)報的前提是精確的大氣觀測參數(shù)，以為復(fù)雜的大氣環(huán)境動力學(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確的、定量化的大氣和地表觀測信息，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公里的高空感測出來，提供科研人員進行分析。”

試驗廠房內(nèi)的風(fēng)云四號側(cè)面

針對越來越高的定量遙感需求，風(fēng)云四號裝載的多通道掃描成像輻射計、干涉式大氣垂直探測儀和閃電成像儀，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擁有14個輻射成像通道，覆蓋可見光、短波紅外、中波紅外和長波紅外等波段，接近美國的GOSE-R的16通道，同時星上輻射定標(biāo)精度達到1K、靈敏度0.1K。“舉例來說，青海湖的溫度是20℃，風(fēng)云四號衛(wèi)星可以做到對其溫度的測量誤差小于1℃，同時，當(dāng)湖水溫度變化0.1℃時，衛(wèi)星就能夠準確感知出來。”董瑤海表示，此外還可以通過不同光譜通道的觀測，對全國植被覆蓋、糧食畝產(chǎn)等做出預(yù)估，經(jīng)濟社會效益巨大。

衛(wèi)星裝載的干涉式大氣垂直探測儀，其光譜探測通道達到1700個，光譜分辨率0.625cm-1，可在垂直方向上對大氣結(jié)構(gòu)實現(xiàn)高精度定量探測。“相當(dāng)于對大氣進行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)，可進一步提高天氣預(yù)報的準確性。”周徐斌說。