风云四号卫星“抓闪电”靠的是什么？

中国新一代地球同步气象卫星风云四号能够在几秒钟内拍摄500张照片并“捕捉”闪电，最近发布了第一批地球同步闪电探测图像。闪电数据是2017年2月13日西澳大利亚一次强雷暴的全过程数据，完整再现了该地区持续约6小时的强雷暴产生、发展和终止的全过程中闪电的发生。

为什么风云四号如此擅长捕捉闪电？闪电预警能给中国带来什么好处？记者日前采访了风云四号闪电成像仪开发单位的专家，揭开了其“捕捉闪电”的神秘面纱。

“捕捉闪电”依赖“超级力量”

中国第一台由中国航天科技集团公司第五研究院508研制的风云四号携带的地球静止轨道闪电探测仪器是中国第一台地球静止轨道闪电探测仪器，填补了中国天基闪电探测的空白。

中国航天科技集团第五研究院508闪电成像仪总设计师鲍书龙表示，该闪电成像仪有一双锐利的“眼睛”，每秒可探测500幅闪电图像，实现了中国及周边地区24小时连续闪电实时探测。这是由于它的“超级力量”:

它可以每2毫秒探测一次中国及其周边地区的雷电情况，在中国的大范围雷电探测速度中探测速度最快。它是遥感卫星的“寿命”，并具有在轨道上连续7年24小时不间断实时闪电探测能力。它就像一个“大广角”镜头，可以一次性实现中国及周边地区的实时雷电探测和监测。这是一个不休息的“摄影师”。他举起他的镜头，每秒可以获得6帧地面图像，并实时监控云层和强对流气团的运动。它也是一个“智能”玩家，能够改变所有在轨探测算法，并具有强大的闪电探测效率。

13年攻关创造闪电探测“黑色技术”

空间探测到的闪电是叠加在云层上的离散点目标。由于阳光从云层的强烈反射，大多数闪电的亮度相当于云层背景的十分之一甚至百分之一。

同时，由于观测范围宽，背景对比度大，白天闪电淹没在背景中。因此，在白天，很难在大对比度和强背景下实时检测来自随机点源的闪电。

鲍书龙说，2003年508台闪电成像仪建成时，我国对闪电探测的研究还是空白。我们不清楚从太空中看到的闪电是什么样子。我们只能从美国航天局公布的数据、欧空局公布的会议材料，甚至日本类似产品的技术参数中了解到一些东西。

经过13年的探索和研究，研究人员已经掌握了大口径超窄带滤波器、高帧频大动态范围焦平面阵列组件、雷电场景实验室模拟等几十项新技术。例如，中国自主研发的高帧频、大动态、高灵敏度探测器，使闪电成像仪能够在黑夜中看到纤细的毛发，在强光下看到秋天的毛发，能够适应8000倍的亮度变化。这些新技术不是闪电成像仪独有的，许多技术可以应用于中国高轨道卫星有效载荷的开发。

闪电探测被广泛使用，并使多方受益。

空间闪电探测，特别是地球静止轨道闪电探测，具有24小时不间断、覆盖范围大、实时性好等优点。这是世界上有研究能力的国家首选的闪电探测方法。

据报道，风云四号闪电成像仪在轨成功运行标志着中国闪电探测的新起点。它将雷电探测结果与云图像相结合，可以实现雷电灾害和强对流天气的短期和实时预警预报，减少雷电和强对流天气对我国航空、航天、航海、农业、林业、畜牧业、建筑、电力、通信等方面的损害。特别是在航空航线和海洋航线等全过程的雷电和风暴实时预报中，雷电成像仪具有突出的性能。

鲍书龙表示，闪电成像仪探测到的图像产品不仅能为中国的国民经济建设服务，还能惠及周边国家。