1到10,从小变大
“风云之路”徐徐展开。1997年,风云二号A静止气象卫星的成功发射,使我国成为继美国、欧盟之后,第三个同时拥有极轨和静止气象卫星的国家(地区),风云卫星星座初具雏形。
“我这大半辈子,都是在风云卫星上。”在中国科学院院士、风云二号气象卫星副总设计师陈桂林看来,自己的“风云事业”就像一艘驶向大海彼岸的船,绝不会回头。
1984年,陈桂林接到任务:研制地球同步轨道气象卫星“风云二号”的核心仪器——多通道扫描成像辐射计。自此,他开启了风云航行。这个过程中说不清遇到过多少“大风大浪”,仅在研制的第一阶段,就攻克了240多个技术难关。
当时,国内并没有多通道扫描成像辐射计核心器件波纹管的研制基础,如果从法国进口,需要2000万法郎,可当时整个卫星的研制费用才不到1000万法郎。“所以我们要走自己的路,要自力更生一把。”陈桂林说。
为了这个波纹管,陈桂林团队几乎跑遍了国内所有地方,最后在北京找到了一位会加工波纹管师傅,在四川找到了可以制造材料的机器。反复调整试用,经历3年多时间,波纹管的问题才得以解决。
“风云卫星,我们搞得比较早,这条路很不容易。”回看往事,在陈桂林眼里,有几分骄傲,也有几分不易。
扫描辐射计的升级有诸多难点,有资源和技术限制,也有人员短缺。风云二号H星扫描辐射计主任设计师、上海技物所研究员陈福春向《中国科学报》坦言:“少有人比陈院士更熟悉辐射计了。”
2017年底,在风云二号H星的一次试验中出现了一个干扰的多余信号,大家一时难以判断信号来源。“最后,还是陈院士把试验流程再走一遍后,找到了信号源头。”
创业难,守业更难。“0到1的这条路很长,我们手握成功的接力棒,肩上是必须成功的重担。”陈福春把每一代扫描辐射计都看作是一个新开始,“风云二号总得有人坚持到底,做事情要善始善终,这也是陈院士教导我们的。”
1986年至今,上海技物所为风云二号全系列发射的8颗卫星研发的核心光学载荷多通道扫描成像辐射计,其关键技术指标和产品可靠性达到自旋卫星平台同类遥感仪器国际先进水平。如今,风云二号服务于“一带一路”战略,它向包括非洲东部、西亚、中亚、南亚在内的诸多国家地区提供气象资料和信息,为提升我国国际影响力作出重要贡献。
10到100,从弱变强
气象卫星是用于大气观测和生态观测的功能卫星,测量仪器的准确性是它的生命线。在继承风云一号、二号有效载荷研制经验的基础上,我国新一代气象卫星的技术水平又跨上了新的台阶。
2017年11月发射的风云三号D星是我国第二代极轨气象卫星的第二颗业务星,被誉为探测全球大气的“超级慧眼”。与风云三号前一颗C星相比,其核心遥感仪器的可靠性、稳定性和探测精度都有进一步的提高。
值得一提的是,风云三号D星搭载的中分辨率光谱成像仪是世界上首台能够获取全球250米分辨率红外分裂窗区资料的成像仪器,可每日无缝隙获取全球250米分辨率真彩色图像。“目前为止,其他国家的气象卫星还没有达到这个水平。”风云三号红外高光谱大气探测仪主任设计师、上海技物所研究员顾明剑说。
“卫星仪器的更新换代需要经过反复论证、预演等过程,从工程样机再到工程立项,往往要花10年的时间。”顾明剑告诉《中国科学报》,风云三号D星从开始启动研制到发射仅用了四五年的时间。
仪器设计指标都要与欧美国家进行对比,顾明剑坦言,这其中最大的挑战是顶住巨大压力不断提升仪器的研制基础和元部件的性能。“仪器性能从追赶到相当,再到超越,要拿出最好的东西,最大的力量就是决心和坚持。”
2017年9月,风云四号扫描辐射计获取的全球图像取代美国航空航天局世界第一张地球全景图,在微信启动页展示。这颗卫星上还搭载了我国气象卫星的一个独门秘笈——干涉式大气垂直探测仪。早在20年前,匡定波就做出判断:“我们可以把干涉仪也放到静止轨道卫星上。”
任务交给了上海技物所研究员华建文。“说实在的,把辐射计和探测仪同时放在一个卫星上,挺难的。”华建文告诉记者,美国曾因相互干扰和费用贵为由,放弃了“一星双载”的计划,分别用两颗卫星装载这两种仪器。