中科院三大载荷助力风云四号获取首批图像和数据

风云四号卫星第一幅彩色合成图像多道扫描成像辐射计(国家卫星气象中心测绘)

风云四号卫星第一幅图像多道扫描成像辐射计(国家卫星气象中心测绘)

2月27日，国防科技局和中国气象局联合发布了中国新一代地球静止轨道气象卫星风云四号获得的第一批图像和数据。中国科学院上海技术物理研究所研制的两种主要机载光学有效载荷——多通道扫描成像辐射计和干涉大气垂直探测器，以及中国科学院国家空间科学中心研制的空间环境监测器性能良好，发挥了重要作用。

本次发布的风云四号卫星第一批图像和数据主要包括:多通道扫描成像辐射计获取的图像、干涉大气垂直探测器获取的大气红外辐射光谱、闪电成像仪获取的闪电分布和强度信息、空间环境监测仪获取的空间效应和粒子探测信息。对第一批采集的图像和数据进行初步分析后，图像层次清晰，云和表面纹理丰富。风云四号卫星的主要探测功能已经得到充分验证，综合探测能力达到国际领先水平。

经过近20年的努力，中国科学院上海技术研究所研发团队先后解决了碳化硅双扫描镜二维扫描机构研制技术、高灵敏度面阵探测器技术、甚长波红外探测技术等亚秒级指向精度的技术难题。填补了国内许多空白，实现了所有核心技术的自主研发，完成了从基础机制到核心组件再到所有创新链的系统集成的自主可控研发，确保了风云4号的两个“超级眼睛”——多通道扫描成像辐射计和干涉大气垂直探测器——是纯正的“中华牌”。这两个红外光学有效载荷充分利用卫星姿态的三轴稳定模式，在国际竞争中成功抢占地球静止气象卫星的制高点:高频观测和高分辨率区域移动探测能力。

多通道扫描成像辐射计负责获取地球表面和大气的各种光谱辐射信息，并为天气预报和气候观测提供观测数据。与搭载第一代静止气象卫星风云二号的扫描辐射计相比，成功实现了跨代技术，大大提高了仪器的性能。辐射计探测到覆盖可见光的长波红外波段，波长为13.8微米，光谱通道的数量增加到14个。可见光通道的最高空间分辨率从1.25公里提高到500米。每15分钟可以扫描一次地球圆盘并成像，并增加了高速区域扫描功能，可以在30秒内以最快的速度获取地图，并在100万平方公里(1000公里x 1000公里)的范围内进行多光谱密集观测。

干涉大气垂直探测器是世界上第一台静止轨道干涉垂直探测器，填补了高轨三维精细遥感观测领域的空白。这种利用傅里叶变换原理实现大气垂直探测的探测器是红外光谱技术在遥感领域的一次革命，它将使人类对地球的遥感探测进入一个三维阶段，为气象观测提供了一种新的更可靠的手段。该探测器可探测长波红外和中波红外波段的1500多个细分光谱，光谱分辨率为0.625个波数，红外波段的空间分辨率为16公里，相当于对大气进行1500层以上的精细“立体ct”切片探测。这为人类深入研究大气对流，更好地预报灾害性天气提供了新的可能性。这两个光学主有效载荷同时装载在高轨道气象卫星上。他们是世界上第一个实现高时间三维地球探测的国家，这对提高中国气象卫星的全球观测能力具有划时代的意义。

空间科学和应用研究中心开发的空间环境监测器包括3个高能粒子探测器、磁强计、辐射剂量计、充电电位探测器和环境远程单元，共7个单元和21个产品。它是气象卫星空间环境探测的一个具有大量单个单元的模型。该系统的主要功能是监测空间环境状况，记录空间环境对卫星的影响，确保卫星在轨安全。空间环境监测器有三个功能:粒子探测、磁场探测和效果探测。具体地说，高能粒子探测器可以探测电子和质子的通量和能量；磁强计可以探测地球同步轨道上的磁场。效应探测主要是指探测空间环境中的辐射剂量、卫星表面电位和绝对电位。依靠这三大功能，科研人员可以准确获取卫星轨道的空间环境信息，为空间气象监测和预警服务提供重要的数据支持。

风云四号卫星是中国地球静止气象卫星从第一代(风云二号)跨越到第二代的第一颗卫星。它于2016年12月11日在西昌卫星发射中心成功发射。经过五次机动，它于12月17日成功地定位在东经99.5度的赤道上空，并被正式命名为风云4 A卫星。该卫星配有4台遥感仪器，包括多通道扫描成像辐射计、干涉大气垂直探测器、闪电成像仪和空间环境监测器。风云四号卫星是中国航天科技自主创新的新成果，取得了许多重大技术突破。与第一代卫星观测系统相比，观测时间分辨率提高了一倍，空间分辨率提高了6倍，大气温湿度观测能力提高了数千倍，整个卫星观测数据量增加了160倍，观测产品数量增加了3倍。目前，风云四号卫星已经完成了卫星平台的主要功能测试和主要载荷成像模式测试，卫星运行状况良好。风云四号卫星与地面应用系统协调工作正常，标志着中国对地静止气象卫星的成功升级。

目前，卫星在轨测试正在按计划有序进行，预计将于今年6月至7月交付使用。此外，它还组织力量解决天气预报、防灾减灾、应对气候变化、资源开发、生态环境监测和空间气象预警等领域的关键问题，并积极推动其在水利、农业、林业、环境、减灾、海洋、能源和航空等行业的应用。同时，将为“一带一路”沿线国家提供高精度气象卫星数据，支持防灾减灾体系联合建设，为该地区各国经济社会发展发挥作用，体现中国对国际社会的重要贡献，进一步提升中国航天气象事业的国际地位和影响。

经过40多年的发展，中国的气象卫星及其应用取得了举世瞩目的成就。迄今为止，中国已成功发射15颗气象卫星，其中8颗在轨，实现了气象卫星的商业化和系列化，成为世界上少数几个同时拥有极地和地球静止气象卫星的国家之一。

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