在滿足國家需求中努力實踐“科技率先”

                                               ——技物所研制風云三號C星光學載荷獲高度評價　　 

　　今年五月，中國氣象局與國防科技工業(yè)局在京舉行風云三號C衛(wèi)星在軌交付儀式。半年多的試用期滿后，風云三號C星順利通過考核正式上崗，與B星組網實現(xiàn)全球、全天候、多光譜、三維、定量對地遙感探測。技術專家們評審后認為“衛(wèi)星實現(xiàn)了高時效的中高分辨率全球光學成像觀測能力，高精度的大氣溫度、濕度垂直分布探測，使我國全球數(shù)值天氣預報的能力和精度明顯提高?！?中國氣象局局長鄭國光則對C星表現(xiàn)頗為滿意，認為其“從技術上、壽命上、業(yè)務可靠性及應用上都達到了世界先進水平”。

中分辨率光譜成像儀獲取的阿拉伯半島及中東地區(qū)圖像

　　讓衛(wèi)星具有“好眼力”

　　風云三號C星是第二代極軌氣象衛(wèi)星的首顆業(yè)務星，于2013年9月23日成功發(fā)射，主要任務是獲得全球氣象觀測資料，為天氣預報特別是中期數(shù)值天氣預報提供全球的氣象參數(shù)。衛(wèi)星共載有12項有效載荷，其中三分之一來自上海技物所——兩臺“高精度相機”中分辨率光譜成像儀和掃描輻射計，一臺“CT機”紅外分光計和一臺“溫度儀”地球輻射探測儀。與A星和B星相比，C星靈敏度更高，設計壽命也從3年延長至5年。

　　掃描輻射計是氣象衛(wèi)星的“標準配置”，已有25年的發(fā)展歷史，達到了技術極致，其主要任務是獲取10個波段的地球二維景象信息。在C星以后，掃描輻射計將實現(xiàn)更新?lián)Q代，由中分辨率光譜成像儀實現(xiàn)完全替代。

　　中分辨率光譜成像儀是新一代極軌氣象衛(wèi)星的關鍵成像儀器。它具有多光譜、高探測靈敏度和高空間分辨率的特點，不僅能夠實現(xiàn)每天兩次覆蓋全球觀測，獲取地氣系統(tǒng)多通道遙感數(shù)據，而且可以監(jiān)測中小尺度強對流云團和地表精細特征，提高云特性、氣溶膠、陸地表面特性、海洋水色、低層水汽等地球物理要素的定量反演精度，實現(xiàn)對大氣、陸地、海洋的多光譜連續(xù)綜合觀測。利用獨具特色的5個250米通道，可以得到百米級空間分辨率彩色合成圖像產品，為環(huán)境監(jiān)測、天氣分析和災害評估等方面提供實時高效的應急響應服務。中分辨率光譜成像儀長時間序列對地觀測數(shù)據可以在全球氣候變化監(jiān)測、評估和研究中發(fā)揮重要作用。C星儀器通道的探測靈敏度和使用壽命較A星和B星均有較大提升。

　　紅外分光計的任務是通過探測地表和大氣向上發(fā)射的紅外光譜波段的輻射，反演得到從地表到約40公里不同高度層的大氣溫度、濕度分布。為數(shù)值天氣預報模式提供初始場信息，尤其是在高山、海洋、沙漠等氣象臺站稀少地區(qū)，更有不可替代的作用。紅外分光計資料和微波溫度計、微波濕度計資料綜合在一起使用，不僅可以提高溫度和濕度反演精度，還可以探測云、雨天氣過程內部的三維溫度和水汽分布結構，為臺風、暴雨等災害性天氣過程的監(jiān)測和預報提供有力支撐。

地球輻射探測儀光校測試

　　地球輻射探測儀是覆蓋可見光至50微米長波紅外波段的光電遙感儀器，主要任務是探測地氣系統(tǒng)的長波輻射以及地氣系統(tǒng)反射的太陽輻射，為中長期的氣候變化研究提供精確的輻射信息。

　　在發(fā)射升空近一年的時間里，這4臺儀器與衛(wèi)星姿軌控單機均工作正常、性能穩(wěn)定，完全符合要求，取得了圓滿成功。

　　努力趕上國際先進

　　C星在軌的第一年，恰逢多事之秋，技物所研制載荷的各項數(shù)據在日常天氣預報、應對氣候變化以及內蒙古火情、渤海灣冰情、青海積雪、春季沙塵、廣東大暴雨天氣監(jiān)測等方面發(fā)揮了重要作用，也在“雪龍?zhí)枴本仍?、馬航失聯(lián)客機搜尋、韓國客輪沉沒事故等全球突發(fā)事件氣象保障工作中作出了積極貢獻。在總結評審會上，專家們認為，“C星的數(shù)據質量更高，觀測能力更強，儀器的穩(wěn)定性能更好，技術狀態(tài)走入了世界最先進的水平，部分性能超過了國際同類水平。衛(wèi)星實現(xiàn)高時效的中高分辨率全球光學成像觀測能力，高精度的大氣溫度、濕度垂直分布探測，將會使我國全球數(shù)值天氣預報的能力和精度明顯提高?！敝袊鴼庀缶志珠L鄭國光明確指出，風云三號C星從技術上、壽命上、業(yè)務可靠性及應用上，都達到了世界先進水平，“使中國在國際氣象衛(wèi)星屆真正能夠挺起腰板，也真正確立了中、美、歐全球氣象衛(wèi)星的三強霸主地位?！?/p>

　　對于中分辨率光譜成像儀，專家們更是給出了“絕大多數(shù)通道的靈敏度優(yōu)于指標要求一倍以上，4個250米通道優(yōu)于指標一個數(shù)量級；通道多探元之間均一性較A、B星有明顯改善”的肯定意見。這樣的評價讓技物所的科研人員無比興奮與自豪。而了解中國氣象衛(wèi)星發(fā)展的人更為知道，項目的進程中包含的是幾代科研人員的各種奉獻與希望，各種艱辛與困苦，以及收獲與平淡。

　　紅外分光計曾在2008年A星鎩羽而歸，研制團隊重整旗鼓對A星的“電機及其控制”進行技術歸零，提出了新的研制思路，經歷了2年的低谷期后，終于撥云見日，得到了紅外分光計在B星上持續(xù)穩(wěn)定運行的良好結果。而中分辨率光譜成像儀研制團隊也是2004年在離儀器交付僅剩一年多的時間里，為趕上國際先進，自加壓力開始新一輪的沖刺并大幅調整設計方案，提高器件性能。為使搭載上后的相機確保穩(wěn)定、可靠的工作狀態(tài)，夜以繼日、廢寢忘食已是技物所科研團隊的家常便飯。正是這種不服輸、堅持“為中國遙感事業(yè)作貢獻”的精神意念，讓中分辨率光譜成像儀和紅外分光計不僅在天上表現(xiàn)優(yōu)異獲得了氣象局的首肯，而且分獲得2010年、2011年上海市科技進步一等獎。

遙感儀器紅外輻射定標試驗現(xiàn)場

　　為我國空間光電遙感再作貢獻

　　上海技物所自1988年參與氣象衛(wèi)星主要光學載荷研制以來，持續(xù)為國家貢獻了一批自主研發(fā)的紅外光電探測有效載荷并實現(xiàn)了在軌長壽命穩(wěn)定應用，積累了經驗，滿足了國家需求，也為研究所在紅外技術空間應用領域保持“科技率先”奠定了技術基礎。近年來，上海技物所在定量化大氣遙感、高空間分辨紅外光電探測、高光譜分辨光電與紅外遙感探測、多模光電探測、紅外焦平面制冷組件以及紅外物理基礎研究等五個領域方向上系統(tǒng)布局，先后實現(xiàn)了風云一號D星通道掃描輻射計在軌穩(wěn)定運行超過十年，并創(chuàng)造了我國應用遙感衛(wèi)星的最長壽命記錄；風云三號A星光學載荷與單機發(fā)射入軌穩(wěn)定運行六周年；風云二號F星掃描輻射計獲取的圖像質量與日本、美國、歐洲等目前正在使用的靜止氣象衛(wèi)星相當，達到同類國際氣象衛(wèi)星先進水平。這些任務的完成集成了多項核心技術和工程技術創(chuàng)新，彰顯出研究所在關鍵技術自主掌控、設計及系統(tǒng)集成等能力上取得了顯著進步。

　　成績展現(xiàn)了技物所人努力創(chuàng)新、拼搏進取的時代風貌，更展示了紅外光電事業(yè)發(fā)展的蓬勃活力。在我國從空間大國走向空間強國的轉型過程中，上海技物所正在重新審視對紅外技術的科學布局，對研究所今后一個時期的發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃做深入細化，認真審視內外部發(fā)展環(huán)境和態(tài)勢，聚焦重點，明晰定位，以改革創(chuàng)新推動技術進步，努力為我國空間光電遙感事業(yè)再做新貢獻。