【亞洲儀表網】近日，據中科院上海技術物理研究所獲悉，該所研制的多通道掃描成像輻射計、干涉式大氣垂直探測儀在衛星上同時運行，也經受住了考驗，并在國際上率先實現了高時效的對地三維大氣探測。

中科院成功研制干涉式大氣垂直探測儀 實現代紀跨越

去年底發射升空的我國第二代地球靜止軌道氣象衛星風云四號A衛星2月26日首次進入地影，自從升空后，有效載荷就已順利開機，陸續傳回大量氣象探測數據，星上設備經受住了第一輪太空中巨大溫差變化的嚴酷考驗。

干涉式大氣垂直探測儀是國際上第一臺在地球靜止軌道衛星上運行的紅外高光譜設備。據項目主任設計師丁雷副所長介紹，該儀器相當于把實驗室的高精度分析儀器放到了3.6萬千米以外的軌道上，以光線干涉方式，對地面目標實施大氣垂直分布剖面的長期連續探測。在長波紅外和中波紅外波段，更是可以實現1500個以上細分光譜的探測，這相當于給大氣做超過1500層的精細“立體CT”。它為人類深入研究大氣對流，更精細預測災害性天氣，提供了新的可能。

世界氣象組織空間計劃衛星事務資深咨詢專家蒂爾曼·莫爾表示，風云四號的載荷已與日本、美國、歐洲和韓國最先進的靜止氣象衛星水平相當，“國際氣象界都在迫切盼望使用這種新型數據”。

與1997年升空的風云二號相比，風云四號的多通道掃描成像輻射計也實現了技術的代際跨越。它每15分鐘就可以對地球圓盤掃描成像一次，還新增高速區域掃描功能，能以最快30秒獲取一張圖的速度，對100萬平方公里范圍進行多光譜密集觀測。而且，“風云四號采用不同于以往自旋方式的架構，這需要儀器能夠適應極大的溫差變化。”項目主任設計師王淦泉說，這是世界級難題，歐洲空間局就因為該設計難度太大而未敢在業務氣象衛星上嘗試。

據悉，儀器的每一組鏡頭都由40多個鏡片組成，而它們的變形誤差必須小于1微米。即使在地面上，一陣輕風吹過或在旁邊打個手機，都會影響它的精度。上海技物所的科研人員對儀器進行了巧妙熱結構設計，主動溫控精度可以達到士0.1℃，能在-130℃到150℃的劇烈溫差下穩定工作。

通過近20年的努力，研發團隊先后破解了亞秒級指向精度的碳化硅雙掃描鏡二維掃描機構研制技術、高靈敏度面陣探測器技術、甚長波紅外探測技術等技術難題，填補了多項國內空白，實現了所有核心技術自主研發，成功打造出新一代靜止軌道氣象衛星的兩只“中華慧眼”。

“中華慧眼”實現代際跨越

太空中，剛從太陽的炙烤中鉆入地影，去年年底發射上天的風云四號靜止軌道氣象衛星上，兩臺完成代際技術跨越的儀器———新一代掃描成像輻射計、干涉式大氣垂直探測儀，經受住了太空中巨大溫差變化的殘酷考驗，源源不斷地下傳遙感數據。

地面上，他們的研制者———中國科學院上海技術物理研究所風四載荷團隊的科學家們，長長松了口氣。15年的堅持與付出。首席科學家華建文說，這輩子能夠啃下這塊讓美國、歐洲都知難而退的硬骨頭，值了!

離地面3.6萬公里的地球靜止軌道上，這對嶄新的“中華慧眼”正傳回大量“中國數據”。其中部分數據是國際氣象界迫切期望使用的，除了中國的風云四號氣象衛星，目前沒有任何一顆在軌衛星能夠提供。

當別人放棄時，我們堅持

“沒有輻射計，就不是風四;沒有探測儀，就不是中國的風四。”上海技物所副所長、探測儀主任設計師丁雷這句話所指的，是十幾年前，中科院院士匡定波力排眾議，支持研制干涉式大氣垂直探測儀的魄力。

1997年風云二號衛星剛上天，下一代風云衛星就已開始規劃。匡定波提出，應該發展干涉式大氣垂直探測儀。這種利用傅立葉變換原理的探測儀，可以為大氣做“超級CT”———把大氣從地面開始“切片”，將100公里大氣切成上千層，測出每一層的溫度、濕度等數值，為災害性天氣監視和大氣化學成分探測服務。

“比如青藏高原的冷空氣下沉，并流向東部，抬升那里的熱空氣。這個變化過程原來主要是理論推測，沒有實際觀測到過。”丁雷說，而探測儀獲得的數據可能讓人類首次真切“看”到這個過程。

這是遙感領域紅外光譜技術的一場革命。早先，美國、歐洲都在朝這個方向努力，但到2006年，由于技術難度過大、所需經費太多，美國放棄了，歐洲也大幅調整了計劃。