在满足国家需求中努力实践“科技率先”

在满足国家需求中努力实践“科技率先”

                                               ——技物所研制风云三号C星光学载荷获高度评价　　 

　　今年五月，中国气象局与国防科技工业局在京举行风云三号C卫星在轨交付仪式。半年多的试用期满后，风云三号C星顺利通过考核正式上岗，与B星组网实现全球、全天候、多光谱、三维、定量对地遥感探测。技术专家们评审后认为“卫星实现了高时效的中高分辨率全球光学成像观测能力，高精度的大气温度、湿度垂直分布探测，使我国全球数值天气预报的能力和精度明显提高。” 中国气象局局长郑国光则对C星表现颇为满意，认为其“从技术上、寿命上、业务可靠性及应用上都达到了世界先进水平”。

中分辨率光谱成像仪获取的阿拉伯半岛及中东地区图像

　　让卫星具有“好眼力”

　　风云三号C星是第二代极轨气象卫星的首颗业务星，于2013年9月23日成功发射，主要任务是获得全球气象观测资料，为天气预报特别是中期数值天气预报提供全球的气象参数。卫星共载有12项有效载荷，其中三分之一来自上海技物所——两台“高精度相机”中分辨率光谱成像仪和扫描辐射计，一台“CT机”红外分光计和一台“温度仪”地球辐射探测仪。与A星和B星相比，C星灵敏度更高，设计寿命也从3年延长至5年。

　　扫描辐射计是气象卫星的“标准配置”，已有25年的发展历史，达到了技术极致，其主要任务是获取10个波段的地球二维景象信息。在C星以后，扫描辐射计将实现更新换代，由中分辨率光谱成像仪实现完全替代。

　　中分辨率光谱成像仪是新一代极轨气象卫星的关键成像仪器。它具有多光谱、高探测灵敏度和高空间分辨率的特点，不仅能够实现每天两次覆盖全球观测，获取地气系统多通道遥感数据，而且可以监测中小尺度强对流云团和地表精细特征，提高云特性、气溶胶、陆地表面特性、海洋水色、低层水汽等地球物理要素的定量反演精度，实现对大气、陆地、海洋的多光谱连续综合观测。利用独具特色的5个250米通道，可以得到百米级空间分辨率彩色合成图像产品，为环境监测、天气分析和灾害评估等方面提供实时高效的应急响应服务。中分辨率光谱成像仪长时间序列对地观测数据可以在全球气候变化监测、评估和研究中发挥重要作用。C星仪器通道的探测灵敏度和使用寿命较A星和B星均有较大提升。

　　红外分光计的任务是通过探测地表和大气向上发射的红外光谱波段的辐射，反演得到从地表到约40公里不同高度层的大气温度、湿度分布。为数值天气预报模式提供初始场信息，尤其是在高山、海洋、沙漠等气象台站稀少地区，更有不可替代的作用。红外分光计资料和微波温度计、微波湿度计资料综合在一起使用，不仅可以提高温度和湿度反演精度，还可以探测云、雨天气过程内部的三维温度和水汽分布结构，为台风、暴雨等灾害性天气过程的监测和预报提供有力支撑。

地球辐射探测仪光校测试

　　地球辐射探测仪是覆盖可见光至50微米长波红外波段的光电遥感仪器，主要任务是探测地气系统的长波辐射以及地气系统反射的太阳辐射，为中长期的气候变化研究提供精确的辐射信息。

　　在发射升空近一年的时间里，这4台仪器与卫星姿轨控单机均工作正常、性能稳定，完全符合要求，取得了圆满成功。

　　努力赶上国际先进

　　C星在轨的第一年，恰逢多事之秋，技物所研制载荷的各项数据在日常天气预报、应对气候变化以及内蒙古火情、渤海湾冰情、青海积雪、春季沙尘、广东大暴雨天气监测等方面发挥了重要作用，也在“雪龙号”救援、马航失联客机搜寻、韩国客轮沉没事故等全球突发事件气象保障工作中作出了积极贡献。在总结评审会上，专家们认为，“C星的数据质量更高，观测能力更强，仪器的稳定性能更好，技术状态走入了世界最先进的水平，部分性能超过了国际同类水平。卫星实现高时效的中高分辨率全球光学成像观测能力，高精度的大气温度、湿度垂直分布探测，将会使我国全球数值天气预报的能力和精度明显提高。”中国气象局局长郑国光明确指出，风云三号C星从技术上、寿命上、业务可靠性及应用上，都达到了世界先进水平，“使中国在国际气象卫星届真正能够挺起腰板，也真正确立了中、美、欧全球气象卫星的三强霸主地位。”

　　对于中分辨率光谱成像仪，专家们更是给出了“绝大多数通道的灵敏度优于指标要求一倍以上，4个250米通道优于指标一个数量级；通道多探元之间均一性较A、B星有明显改善”的肯定意见。这样的评价让技物所的科研人员无比兴奋与自豪。而了解中国气象卫星发展的人更为知道，项目的进程中包含的是几代科研人员的各种奉献与希望，各种艰辛与困苦，以及收获与平淡。

　　红外分光计曾在2008年A星铩羽而归，研制团队重整旗鼓对A星的“电机及其控制”进行技术归零，提出了新的研制思路，经历了2年的低谷期后，终于拨云见日，得到了红外分光计在B星上持续稳定运行的良好结果。而中分辨率光谱成像仪研制团队也是2004年在离仪器交付仅剩一年多的时间里，为赶上国际先进，自加压力开始新一轮的冲刺并大幅调整设计方案，提高器件性能。为使搭载上后的相机确保稳定、可靠的工作状态，夜以继日、废寝忘食已是技物所科研团队的家常便饭。正是这种不服输、坚持“为中国遥感事业作贡献”的精神意念，让中分辨率光谱成像仪和红外分光计不仅在天上表现优异获得了气象局的首肯，而且分获得2010年、2011年上海市科技进步一等奖。

遥感仪器红外辐射定标试验现场

　　为我国空间光电遥感再作贡献

　　上海技物所自1988年参与气象卫星主要光学载荷研制以来，持续为国家贡献了一批自主研发的红外光电探测有效载荷并实现了在轨长寿命稳定应用，积累了经验，满足了国家需求，也为研究所在红外技术空间应用领域保持“科技率先”奠定了技术基础。近年来，上海技物所在定量化大气遥感、高空间分辨红外光电探测、高光谱分辨光电与红外遥感探测、多模光电探测、红外焦平面制冷组件以及红外物理基础研究等五个领域方向上系统布局，先后实现了风云一号D星通道扫描辐射计在轨稳定运行超过十年，并创造了我国应用遥感卫星的最长寿命记录；风云三号A星光学载荷与单机发射入轨稳定运行六周年；风云二号F星扫描辐射计获取的图像质量与日本、美国、欧洲等目前正在使用的静止气象卫星相当，达到同类国际气象卫星先进水平。这些任务的完成集成了多项核心技术和工程技术创新，彰显出研究所在关键技术自主掌控、设计及系统集成等能力上取得了显著进步。

　　成绩展现了技物所人努力创新、拼搏进取的时代风貌，更展示了红外光电事业发展的蓬勃活力。在我国从空间大国走向空间强国的转型过程中，上海技物所正在重新审视对红外技术的科学布局，对研究所今后一个时期的发展战略规划做深入细化，认真审视内外部发展环境和态势，聚焦重点，明晰定位，以改革创新推动技术进步，努力为我国空间光电遥感事业再做新贡献。