记者 白竟楠

▲ 2016 年12 月11 日0 时11 分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功发射风云四号卫星

12月11日凌晨0时11分 ，我国新一代静止气象卫星风云四号在西昌卫星发射中心成功发射。北京科技报记者在位于北京的国家卫星气象中心，亲身见证了卫星的升空过程。

这次发射的新一代地球静止轨道气象卫星——风云四号是由中国航天科技集团公司八院抓总研制的，采用了全新的总体方案、全新的载荷配置。卫星采用三轴稳定控制方案，发射重量5400千克，就因为它块头大、“分量”沉，因而选择了长征三号系列运载火箭中“力气”最大的长三乙火箭执行发射任务。

四种“高大上”的仪器

风云四号共携带了四种仪器，中国气象观测仪从单个仪器观测走向了综合观测。

首先，在风云二号上唯一携带的仪器——辐射成像仪也应用到了风云四号上，但是，二号上的辐射成像仪只有五个通道，什么意思?就相当于一个人同时用五种颜色的眼镜，戴着不同颜色的眼镜可以看到不同的大气和地物目标特征。在风云四号上，从5个通道变成了14个通道，相当于多了9副“眼镜”，也意味着能看到更多的大气和地物目标。

第二个仪器是干涉式大气垂直探测仪，它属于高光谱大气探测仪，可以解决晴空大气温、湿度三维廓线的探测，这个仪器也将是世界上第一个在静止轨道上采用高光谱的红外探测仪器。

第三个仪器是闪电成像仪。闪电是强对流天气系统的示踪信号，它能够表述强对流天气的发展。所以，闪电成像仪可以在静止轨道上实现对闪电连续不断的监测。

第四个仪器是空间环境监测仪器包。静止气象卫星的轨道不仅是天气观测的优选平台，也是空间天气观测的理想平台，所以在这个平台上还放了很多灾害天气监测的仪器。

中国气象局副局长、风云四号卫星工程总指挥于新文说，风云四号突破了一个世界性的难题，解决了多个仪器同时工作所产生的相互干扰问题，成功将四大类载荷安装在同一个卫星平台上。相较于其他国际先进水平静止气象卫星将成像仪器和探测仪器分置于两颗卫星的普遍做法，大大节省了研制成本，更重要的是，在世界上首次实现对大气的多手段综合观测。

能给大气做“CT”

气象云图是气象观测的重要手段，而静止轨道气象卫星运行于地球赤道上方35800千米的高空，在这样的高度拍摄图像，可不是件容易的事。

▲风云四号发射后，中国工程院院士许健民接受记者采访时说，风云四号定点后命名为风云四号A 星。其后续卫星风云四号02 星和03 星（发射成功并投入使用后将命名为风云四号B 星和C 星），将于2018 年和2020 年前后发射，届时将全面接替目前在轨运行的风云二号系列卫星

风云四号和风云二号相比，空间分辨率要高得多。就像电视机一样，原来是高清电视机，现在就是超清电视机。比如，原来风云二号卫星的红外、水汽通道是5千米，如今风云四号可达到4千米，甚至有的通道是2千米;原来风云二号卫星的可见光通道是1.25千米，现在最高分辨率可达500米。

风云四号在“眼神”上的另一大提高，则是体现在图像的精度上。前一代静止气象卫星风云二号，采取的是云图传回后在地面进行配准的方法。但风云四号卫星指标精度大幅提高，星上实时配准的效果要优于地面配准，图像导航与配准技术也就成为卫星必须突破的重大关键技术之一。

图像定位与配准就是通过对卫星上关系载荷扫描成像的各种影响因素进行实时计算和补偿，消除偏差影响，实现“无姿态偏差、无轨道偏差、无热变形偏差”的“完美”成像，提高图像的精度。这也是当前世界新一代静止轨道气象卫星的核心技术。

根据设计要求，风云四号研制团队历时10余年攻关，先后攻克了卫星高精度姿态确定方法、热变形在轨辨识和建模技术以及姿态、轨道和热变形补偿等技术瓶颈。如此一来，卫星图像导航配准精度达到1像元，即在35800千米高空对地拍照误差控制在1千米之内，补偿效率达到98.8%，与美国刚刚发射的GOES-R卫星相当。

毫秒之间“抓”闪电

▲太阳帆板和天线展开后的风云四号

对天气预报员来说，高频次的观测资料非常重要。比如，阵雨来得快走得也快，对这样的局地中小天气系统，原来半个小时才能看一次，现在15分钟就可以观测一次，甚至一分钟看一次，就给预报员提供了前所未有的观测资料。

从空间角度来说，原来是二维的成像，风云四号干涉式红外垂直探测仪将对三维空间的温、湿度廓线进行探测，因此对垂直方向上大气不稳定指数等可以快速、直观地判断。我国自主研制的闪电成像仪首次在轨应用，对闪电探测可达每两毫秒一帧，一秒钟可以拍摄500张闪电图，这可以用来实现对强对流天气的监测与跟踪，提供闪电灾害预警，对短临天气预报，特别是定时、定点和定量的天气预报来说将有至关重要的作用。

除了能在电光火石间抓住闪电，风云四号的“快”还体现在对台风分析和预报方面。风云四号能够每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。

还能监测雾霾?

雾霾也就是PM2.5，是空气中空气动力学当量直径小于等于 2.5 微米(μm)的颗粒物。如果要用辐射法观测粒子，就要遵循一条重要原则，即若要让光线能看到这个粒子，那么，观测所使用的波长就要和粒子的大小一样，在此种情况下，散射效率最高，光线才能被粒子散射跑到别的地方去，就可以用肉眼看到粒子了。可如果观测所用波长比粒子大很多，就无法观测到。所以，只有用蓝光能看到雾霾的颗粒。

蓝光通道技术早在风云三号上就已经应用了，气象中心的实验人员用风云三号的蓝光通道做了大气PM2.5的观察，所得出的结果与地面监测结果非常一致。■