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12月11日凌晨，西昌卫星发射中心，我国首颗高轨三轴稳定气象卫星风云四号飞向36000公里远处的太空“新家”。“风云四号不仅实现了我国高轨气象卫星的升级换代，进一步提升了卫星气象观测能力和水平，使我国静止轨道定量遥感卫星达到世界先进水平。”风云四号卫星工程总师李卿说。
在静止轨道上静静凝视地球
静止卫星与太阳同步轨道卫星，一个相对于地球保持静止，一个则绕着地球转动。我国的风云一号、三号卫星分别是我国第一代和第二代太阳同步轨道气象卫星，距地面高度大约500公里至1000公里，而风云二号、四号卫星则分别是我国第一代和第二代对地静止轨道气象卫星，距地面约36000公里。因此有一个形象的比喻：在我国的天气预报系统中，风云二号、四号卫星好比一个定点站岗警察，而风云一号、三号卫星则是流动巡逻警察。
但同为静止卫星，风云四号比风云二号性能更加优异。“风云四号更‘清、快、准’，图像更清晰，拍摄图像的时间更快，探测结果更加准确。”风云四号卫星地面应用系统总指挥魏彩英说。
为了准确感知气候的细微变化，风云四号装载的多通道扫描成像辐射计拥有14个辐射成像通道，覆盖可见光、短波红外、中波红外和长波红外等波段，辐射定标精度达到1K、灵敏度0.1K。风云四号卫星系统总师董瑶海举了一个例子来解释：“如青海湖的温度是20℃，风云四号可以做到对其温度的测量误差小于1℃，同时，当湖水温度变化0.1℃时，卫星就能够准确感知出来。”
据了解，风云四号卫星图像导航配准精度达到1像元，即在36000公里高空对地拍照误差控制在1公里之内，补偿效率达98.8%，实现了载荷对地成像“指哪打哪”。
万里高空稳如磐石
摄影爱好者都熟知，要拍摄出一幅精美的照片，不仅要对焦准确，还要保持相机的稳定，如今，功能强大的防抖技术也是各相机厂家的重要卖点。
微振动测量与抑制是风云四号研制中的一块硬骨头。卫星在轨运行过程中，星上的活动部件不可避免会给卫星带来细小的振动。而风云四号配置的干涉式大气垂直探测仪，因其工作机制对外界微小振动干扰极其敏感，一个细小的振动——哪怕只是在卫星边上吹一口气，就会导致产生无法甄别或消除的谱线，使得光谱性能退化。
为了克服微振动影响，研制团队在对卫星10余个转动部件的振动特性与传递路径的分析、试验的基础上，提出了微振动测量与抑制的方法，并在工程上成功实现了振源隔振装置和有效载荷隔振装置的研制，这相当于给单机坐上“软沙发”，成功隔绝平台微小的振动影响，微振动抑制效率达到90%以上。
卫星上装载的干涉式大气垂直探测仪，其光谱探测通道达到1700个，可在垂直方向上对大气结构实现高精度定量探测，“相当于对大气进行CT扫描”，这也是国际上静止轨道气象卫星的首次装载。
气象卫星需要一天24小时、全年365天天天当班，每天都要报出晴雨、温度、风力等数据，这就要求卫星具有极高的可靠性与时效性。“科研人员为风云四号量身打造了一个角秒级测量和控制精度的高轨三轴稳定卫星平台——SAST5000平台，该平台首次采用了六面柱体构型，具有承载能力大、质心低、力学响应小、对地面大等特点”李卿说。
天气预报将更加精准
据中国气象局资料显示，相比“十一五”，“十二五”期间，我国24小时晴雨预报准确率提高了2个百分点，达到87.3%；温度的预报准确率提高了13个百分点；24小时台风路径预报误差首次缩小到66公里，达到世界领先水平。在未来，我国的天气预报将会更加精准。
“风云四号与日本、美国2016年最新发射的葵花九号卫星、GOES-R卫星均属于新一代静止轨道气象卫星。”国防科工局系统工程司副司长赵坚说，风云四号的扫描辐射计技术指标与美国刚刚发射的GOSE-R相当，另外，风云四号全圆盘成像时间15分钟，1000×1000公里区域观测能力3分钟，与欧美新一代静止轨道气象卫星相当。
“风云四号还可以抓闪电。”赵坚表示，我国自主研制的闪电成像仪首次在轨应用，填补了国内空白，“意味着风云四号一秒钟可以拍摄500张闪电图，探测区域范围内的闪电频次和强度，提供闪电灾害预警。”
据了解，风云四号将在天气监测与预报、气象防灾减灾、应对气候变化、生态环境监测、航空和空间天气等领域得到广泛应用。如对台风分析和预报方面，能够每3分钟对台风区域进行观测，高频次观测可提供台风云结构及其演变的精细化动态信息，特别是对台风眼区的监测，可弥补目前在轨卫星云图分辨率和时间分辨率不够高的缺点，为台风定位、定强提供更可靠更精细的观测资料。
目前我们所看到中央电视台天气预报的卫星云图基本上来自在轨运行的风云二号E、F、G三颗星。风云四号卫星正式投入业务运行后，将逐步接替风云二号卫星提供更加及时和高精度的观测数据，进一步提高天气预报的准确率。（本报记者 叶乐峰 袁于飞 本报通讯员 张杰）
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