芯耀
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昨天，微信啟動(dòng)頁(yè)背景中的地球圖片由非洲大陸上空視角，變成了我們的祖國(guó)上空。
關(guān)于這次變化，微信團(tuán)隊(duì)這樣說(shuō)：非洲大陸是人類文明的起源地，我們將非洲上空的云圖作為啟動(dòng)頁(yè)的背景圖，也希望將“起源”之意賦予啟動(dòng)頁(yè)面。
而這張照片的“攝影師”就是“風(fēng)云四號(hào)”，如下圖：
"風(fēng)云四號(hào)"拍攝畫面背后的寓意是從“人類起源”到“華夏文明”的歷史發(fā)展，旨在向億萬(wàn)微信用戶展示我國(guó)大好河山風(fēng)貌。
為什么選在 9 月 25 號(hào)？因?yàn)檫@天我國(guó)新一代靜止軌道氣象衛(wèi)星“風(fēng)云四號(hào)”A 星正式交付用戶使用。
兩張照片的秘密
替換前的圖片是 NASA 在全世界范圍公開的第一張完整的地球照片——“藍(lán)色彈珠”。
藍(lán)色彈珠的官方編號(hào)是 AS17-148-22727，需要澄清的是，它并不是第一張從太空中看地球的照片，也不是第一張看到整個(gè)地球被照亮的照片，但它是最后一批由人親自拍攝的全景地球照片。這也是阿波羅 17 號(hào)最后一次登月任務(wù)。此后，再也沒有人去過(guò)足夠遙遠(yuǎn)、能一窺地球全貌的地方。
同時(shí)，“藍(lán)色彈珠”也可能是人類歷史上傳播最廣的照片之一，也可能是那個(gè)時(shí)代最好看的地球照片。
微信啟動(dòng)頁(yè)照片轉(zhuǎn)變的背后，是科研人員 15 年的堅(jiān)持與付出。他們的研制者——中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所風(fēng)四載荷團(tuán)隊(duì)的科學(xué)家們表示這輩子能夠啃下這塊讓美國(guó)、歐洲都知難而退的硬骨頭，值了！
風(fēng)云四號(hào)到底啥？
風(fēng)云四號(hào) A 星是我國(guó)靜止軌道氣象衛(wèi)星從第一代（風(fēng)云二號(hào)）向第二代跨越的首發(fā)星，于 2016 年 12 月 11 日發(fā)射，其正式交付標(biāo)志著我國(guó)靜止軌道氣象衛(wèi)星觀測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了更新?lián)Q代。中國(guó)工程院院士許健民說(shuō)，這是我國(guó)首顆靜止軌道上三軸穩(wěn)定的定量遙感衛(wèi)星，其掃描成像輻射計(jì)可見光通道最高空間分辨率達(dá)到 500 米，可每 15 分鐘對(duì)東半球掃描一次，最快每 1 分鐘生成一次區(qū)域觀測(cè)圖像；首次實(shí)現(xiàn)了我國(guó)靜止軌道閃電成像觀測(cè)。創(chuàng)下的多個(gè)第一，使它成為了我國(guó)氣象衛(wèi)星界實(shí)力擔(dān)當(dāng)。
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實(shí)力如何？
與風(fēng)云二號(hào)相比，風(fēng)云四號(hào) A 星的觀測(cè)時(shí)間分辨率提高了 1 倍，空間分辨率提高了 6 倍，新增加了大氣溫度和濕度的三維結(jié)構(gòu)觀測(cè)能力，原始觀測(cè)數(shù)據(jù)量提高 160 倍，產(chǎn)品數(shù)量增加了 3 倍。
這要?dú)w功于其攜帶的四大“神器”——多通道掃描成像輻射計(jì)、干涉式大氣垂直探測(cè)儀、閃電成像儀、空間天氣儀器包。同時(shí)也離不開 SAST-5000 衛(wèi)星平臺(tái)的支持。
衛(wèi)星在軌運(yùn)行需要安靜、穩(wěn)定的環(huán)境，而垂直探測(cè)儀器和成像觀測(cè)儀器的相互干擾，一直是國(guó)際難題。歐洲一直將兩者分別放在兩顆衛(wèi)星上工作。
“我國(guó)全新研制的 SAST-5000 衛(wèi)星平臺(tái)，采用力矩補(bǔ)償技術(shù)、星地一體化圖像導(dǎo)航與配準(zhǔn)技術(shù)和隔震系統(tǒng)，解決了這一難題，實(shí)現(xiàn)了帶有運(yùn)動(dòng)光學(xué)部件的多載荷同時(shí)工作。”風(fēng)云四號(hào)衛(wèi)星系統(tǒng)總師董瑤海說(shuō)。
基于該平臺(tái)，各載荷實(shí)現(xiàn)了和諧共處，多通道掃描成像輻射計(jì)進(jìn)行高時(shí)空分辨率成像觀測(cè)的同時(shí)，干涉式紅外探測(cè)儀可以對(duì)大氣進(jìn)行垂直探測(cè)。相比歐洲同類衛(wèi)星，風(fēng)云四號(hào) A 星一顆衛(wèi)星干了兩顆衛(wèi)星的活兒。
得益于風(fēng)云四號(hào) A 星的強(qiáng)大實(shí)力，讓氣象預(yù)報(bào)員也增加了不少底氣。
據(jù)報(bào)道，風(fēng)云四號(hào)衛(wèi)星已被世界氣象組織納入全球?qū)Φ赜^測(cè)氣象衛(wèi)星序列，將為我國(guó)及亞太地區(qū)防災(zāi)減災(zāi)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展提供支撐保障。
背后的故事
這顆由中國(guó)航天科技集團(tuán)公司上海航天技術(shù)研究院研制的氣象衛(wèi)星，成功突破 20 余項(xiàng)重大關(guān)鍵技術(shù)，達(dá)到世界最先進(jìn)水平。2017 年 2 月，中國(guó)氣象局和國(guó)防科工局正式對(duì)外公布首批風(fēng)云四號(hào)傳回的云圖，因?yàn)閷哟畏置?、紋理豐富，瞬間刷爆社交媒體。
風(fēng)云四號(hào)衛(wèi)星總設(shè)計(jì)師董瑤海在一次媒體采訪時(shí)透露，風(fēng)云四號(hào)衛(wèi)星總體團(tuán)隊(duì)從概念研究階段就著手進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，但一開始總是不得要領(lǐng)，從預(yù)研到立項(xiàng)，近 10 年的時(shí)間，直至 2009 年，這支隊(duì)伍才徹底把圖像定位與配準(zhǔn)的問(wèn)題搞明白，把精度指標(biāo)定在了國(guó)際最高的“1 個(gè)像素”。
2009 年，風(fēng)云四號(hào)正式工程立項(xiàng)，在國(guó)際上首次將多通道掃描成像輻射計(jì)和可以給大氣做“CT”的干涉式大氣垂直探測(cè)儀裝載于同一顆衛(wèi)星，但隨之帶來(lái)的微振動(dòng)問(wèn)題讓團(tuán)隊(duì)很傷腦筋。
“美國(guó)人能研究出來(lái)，相信我們也一定能成功?！眻F(tuán)隊(duì)成員申軍烽回憶說(shuō)，立項(xiàng)后的一年里，他們閱讀了上千份相關(guān)文獻(xiàn)，最后唯一的收獲就是一篇文章中一張簡(jiǎn)圖和一段語(yǔ)焉不詳?shù)脑?。就從這樣一張簡(jiǎn)圖開始，用了 1 年時(shí)間，終于完成微振動(dòng)問(wèn)題的研究規(guī)劃、關(guān)鍵難點(diǎn)、技術(shù)途徑和實(shí)施方案，整星微振動(dòng)抑制效率達(dá) 90%以上，但申軍烽的視力卻從 1.5 降到了 1.0。
在“風(fēng)云四號(hào)團(tuán)隊(duì)”這個(gè) 100 多人的團(tuán)隊(duì)里，80%以上是第一次完整經(jīng)歷衛(wèi)星研制發(fā)射全過(guò)程的 85 后、90 后。
劉瑞芳與孫永雪這對(duì) 85 后姐妹花就是他們中的一員。為驗(yàn)證風(fēng)云四號(hào)的兩個(gè)核心相機(jī)能否經(jīng)受住太陽(yáng)輻射造成的溫升和干擾，她們承擔(dān)了“全景重現(xiàn)真空狀態(tài)下的太陽(yáng)輻射”這一緊要任務(wù)。
當(dāng)時(shí)上海正逢 7 月，炎炎夏日，劉瑞芳每天一大早就得穿上包裹嚴(yán)實(shí)的防護(hù)服、戴上防紫外線眼鏡進(jìn)到空間狹小的罐中，進(jìn)行太陽(yáng)模擬器的光路調(diào)試。除了吃飯、睡覺，剩下的時(shí)間幾乎都在接受太陽(yáng)輻射的“炙烤”。爬出罐子時(shí)，雙腿僵硬的她已是名副其實(shí)的“汗”人。
在罐外，負(fù)責(zé)調(diào)試工作的孫永雪則需裹上 6 公斤重的防爆服，冒著爆炸的風(fēng)險(xiǎn)蜷縮在燈室中，高電壓、高電流、高熱度的大功率氙燈讓她吃盡了苦頭。由于試驗(yàn)需要二人配合進(jìn)行，她倆每天需十幾個(gè)小時(shí)“保持通話”，為此兩人的耳朵持續(xù)痛了一個(gè)星期。由于長(zhǎng)時(shí)間受強(qiáng)紫外線照射，她們不僅眼睛酸脹，全身過(guò)敏起斑，原本清秀白皙的面頰也變黑、脫皮。
顧強(qiáng)是風(fēng)云四號(hào)衛(wèi)星軟件主任設(shè)計(jì)師，2011 年 3 月 28 日，他寫下了風(fēng)云四號(hào)衛(wèi)星數(shù)管系統(tǒng)軟件的第一行代碼，之后每次遇到棘手問(wèn)題進(jìn)行不下去了，他們這些數(shù)管分系統(tǒng)設(shè)計(jì)師就會(huì)被拉到松江的某賓館“集中”，除了吃飯睡覺，就是寫代碼。
有一次，被“關(guān)”到第四天中午，顧強(qiáng)負(fù)責(zé)的軟件代碼寫得差不多了，就開始測(cè)試數(shù)管系統(tǒng)軟件中的總線通信功能，卻發(fā)現(xiàn)怎么也不通。然后開始排查，但直到 21 時(shí) 30 分，問(wèn)題還是沒最終定位。
次日凌晨 1 點(diǎn)多，數(shù)管主任設(shè)計(jì)師章生平起床上廁所，發(fā)現(xiàn)顧強(qiáng)仍在查問(wèn)題。章生平說(shuō)：“早點(diǎn)休息吧，明天再弄?！笨深檹?qiáng)在心里默默發(fā)誓：“不解此惑，不起此座。”直到凌晨 3 點(diǎn)多，他終于查清原來(lái)是編譯優(yōu)化問(wèn)題。改完代碼、測(cè)試通過(guò)，顧強(qiáng)猛一站起來(lái)，竟然咳出了一口血。
風(fēng)云四號(hào)總裝任務(wù)負(fù)責(zé)人車臘梅說(shuō)，自己很對(duì)不起“受虐”的兄弟姐妹們——去年一年團(tuán)隊(duì)成員沒有一個(gè)雙休日和節(jié)假日，最緊張的時(shí)候 3 天只睡 6 小時(shí)，她甚至被戲稱為“車扒皮”，但苦過(guò)、累過(guò)之后，大家才發(fā)現(xiàn)自己更愛航天了。
總裝測(cè)試是衛(wèi)星工作的最后環(huán)節(jié)，要保證按時(shí)出廠、按期發(fā)射，就必須在這個(gè)階段把前面各環(huán)節(jié)損失的時(shí)間“搶回來(lái)”。
從 2016 年正月初四起，研制團(tuán)隊(duì)的所有人都進(jìn)入了無(wú)休止的加班之中，再?zèng)]有節(jié)假日之說(shuō)。“我們一個(gè)剛做爸爸的小青年，直接找到我說(shuō)：‘車姐，安排加班就排我吧，我把老婆和孩子都送老家了，沒事?！?dāng)時(shí)，他的孩子出生才剛剛一個(gè)月?！避嚺D梅說(shuō)。
她說(shuō)，一些 85 后、90 后小年輕在從上海開赴衛(wèi)星發(fā)射場(chǎng)時(shí)，有人帶了兩大箱的零食，還把剛買的洗衣機(jī)也帶上了，就是做好了沒時(shí)間吃飯、沒時(shí)間洗衣服的最艱苦準(zhǔn)備。
她與團(tuán)隊(duì)成功實(shí)現(xiàn)了發(fā)射場(chǎng)型號(hào)產(chǎn)品一次開箱合格率 100%、總裝一次安裝合格率 100%、總裝過(guò)程質(zhì)量問(wèn)題為零。2017 年初，車臘梅當(dāng)選為“感動(dòng)上海航天——十大最美航天人”之一。
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