我国新一代静止轨道气象卫星“有多牛”?

成功发射的风云四号是我国新一代静止气象卫星的第一颗星，其整体性能达到甚至超过了欧美最新一代静止气象卫星的水平，从而实现了我国卫星技术从“跑跑”到“跑领先”的巨大飞跃。风云四号有多“牛”？

新华通讯社

新技术:

36000公里外的“看秋天”

如果把太阳同步轨道比作围绕地球旋转“移动巡逻警察”，那么地球静止卫星就像“定点警察”。风云四号的“标杆”位于距地球36000公里的高度空，在如此遥远的距离上已经能够“观测地球的变化”，这要归功于它成功突破了代表国际先进水平的高精度图像定位与配准、微振动测量与抑制、定量遥感等20多项关键技术。

高精度图像定位和配准技术是各国静止卫星正在努力克服的关键技术之一。这项技术使卫星的“眼睛”能够从几万英里外准确地看到地球上的任何地方，并在拼接图像时实现零误差。为了突破这项技术，美国经过5颗卫星的不断改进，用了11年时间在GOER-N上取得突破，刚刚发射的GOES-R卫星定位精度达到1 km。

中国航天科工集团第八研究院风云四号研制组经过十多年的技术攻关，克服了卫星高精度姿态确定方法、热变形在轨识别与建模技术、姿态、轨道和热变形补偿技术等技术瓶颈。卫星影像导航配准精度达到“1像素”，即在3.6万公里空的高度，相机误差控制在1公里以内，补偿效率达到98.8%，和美国一样。

新平台:实现24小时“凝视”地球

未来风云四号将取代风云二号，在7年的设计寿命内成为全球对地观测卫星序列的重要成员。在24小时、2555天的“值班”期间，不能有任何差错，更不能“因病请假”，这对卫星的“物理质量”提出了很高的稳定性和可靠性要求。

中国航天科工集团第八研究院研究团队为风云四号特制了一个高轨道三轴稳定卫星平台——SAST 5000平台，具有角秒测控精度，平台采用六角圆柱构型、单太阳翼、三轴稳定控制方案，采用双总线系统、高性能AOS技术、大功率电源、整星防静电技术、整星防污染技术等一系列关键技术，可实现地球200-2000。

太阳能电池翼是卫星的关键部件之一。传统卫星的太阳翼是两翼，分布在卫星的两侧，像两个展开的“翅膀”。风云四号只有一面装有太阳能翼。研究小组专门设计了一种“T”型太阳翼，大大缩短了太阳翼质心与卫星的距离。一旦太阳翼抖动或抖动，对卫星的干扰将大大降低。

风云四号上的数字计算机和数据处理器是卫星数据管理和数据处理的核心部件，相当于整个卫星的“心脏”，一刻也停不下来。

而风云四号卫星有效载荷成像精度高，数据量大。如何保证数据处理器和数据传输系统的高速稳定运行，灵活配置数据路由，在关键时刻及时将大量数据发回地面而不“卡死”，也是开发团队面临的一大难题。

经过不断的探讨和验证，最终采用SpaceWire与高低速总线相结合的方式，突破了静止气象卫星大数据传输的瓶颈。同时采用空之间严格的防静电设计，光学元件的抗污染设计，多动元件的可靠性和寿命设计，大大提高了卫星的“物理质量”。

新增荷载:将地面隔振平台移至Tai 空

风云四号不仅配备了许多先进的观测仪器，还与其他仪器一起配备了一种对同一颗卫星上的观测环境要求极其严格的仪器，即干涉大气垂直探测器。

干涉大气垂直探测器是一种类似于对大气“做CT”的先进仪器，但使用起来也非常昂贵。一个微小的振动，哪怕只是在卫星边缘吹气，都会导致产生无法分辨或消除的谱线，从而降低光谱性能。因此，当仪器在地面使用时，应专门为其建造一个超静、隔音的地下室。用于Tai 空的开放空间，为了防止其他仪器的振动和噪声干扰，欧洲计划专门为其发射了一颗卫星。

在国际上，风云四号率先在单颗卫星上搭载多通道扫描成像辐射计和干涉大气垂直探测器，首次实现了大气垂直分层的二维成像观测和三维观测，从而实现了国外两颗卫星所实现的功能。

为了克服微振动的影响，研究小组对风云四号上10多个旋转部件的振动特性和传递路径进行了深入的分析和实验，提出了一种测量和抑制微振动的方法。在此基础上，我国首次实现了振源隔振装置和有效载荷隔振装置的工程化，卫星平台对敏感载荷的振动干扰降至0.1mg(手轻敲桌面的振动量级约为300mg)。这也相当于直接“移动”地面隔振平台空。