中科院成功研制干涉式大气垂直探测仪 实现代纪跨越

【亚洲仪表网】近日，据中科院上海技术物理研究所获悉，该所研制的多通道扫描成像辐射计、干涉式大气垂直探测仪在卫星上同时运行，也经受住了考验，并在国际上率先实现了高时效的对地三维大气探测。

中科院成功研制干涉式大气垂直探测仪 实现代纪跨越

去年底发射升空的我国第二代地球静止轨道气象卫星风云四号A卫星2月26日首次进入地影，自从升空后，有效载荷就已顺利开机，陆续传回大量气象探测数据，星上设备经受住了第一轮太空中巨大温差变化的严酷考验。

干涉式大气垂直探测仪是国际上第一台在地球静止轨道卫星上运行的红外高光谱设备。据项目主任设计师丁雷副所长介绍，该仪器相当于把实验室的高精度分析仪器放到了3.6万千米以外的轨道上，以光线干涉方式，对地面目标实施大气垂直分布剖面的长期连续探测。在长波红外和中波红外波段，更是可以实现1500个以上细分光谱的探测，这相当于给大气做超过1500层的精细“立体CT”。它为人类深入研究大气对流，更精细预测灾害性天气，提供了新的可能。

世界气象组织空间计划卫星事务资深咨询专家蒂尔曼·莫尔表示，风云四号的载荷已与日本、美国、欧洲和韩国最先进的静止气象卫星水平相当，“国际气象界都在迫切盼望使用这种新型数据”。

与1997年升空的风云二号相比，风云四号的多通道扫描成像辐射计也实现了技术的代际跨越。它每15分钟就可以对地球圆盘扫描成像一次，还新增高速区域扫描功能，能以最快30秒获取一张图的速度，对100万平方公里范围进行多光谱密集观测。而且，“风云四号采用不同于以往自旋方式的架构，这需要仪器能够适应极大的温差变化。”项目主任设计师王淦泉说，这是世界级难题，欧洲空间局就因为该设计难度太大而未敢在业务气象卫星上尝试。

据悉，仪器的每一组镜头都由40多个镜片组成，而它们的变形误差必须小于1微米。即使在地面上，一阵轻风吹过或在旁边打个手机，都会影响它的精度。上海技物所的科研人员对仪器进行了巧妙热结构设计，主动温控精度可以达到士0.1℃，能在-130℃到150℃的剧烈温差下稳定工作。

通过近20年的努力，研发团队先后破解了亚秒级指向精度的碳化硅双扫描镜二维扫描机构研制技术、高灵敏度面阵探测器技术、甚长波红外探测技术等技术难题，填补了多项国内空白，实现了所有核心技术自主研发，成功打造出新一代静止轨道气象卫星的两只“中华慧眼”。

“中华慧眼”实现代际跨越

太空中，刚从太阳的炙烤中钻入地影，去年年底发射上天的风云四号静止轨道气象卫星上，两台完成代际技术跨越的仪器———新一代扫描成像辐射计、干涉式大气垂直探测仪，经受住了太空中巨大温差变化的残酷考验，源源不断地下传遥感数据。

地面上，他们的研制者———中国科学院上海技术物理研究所风四载荷团队的科学家们，长长松了口气。15年的坚持与付出。首席科学家华建文说，这辈子能够啃下这块让美国、欧洲都知难而退的硬骨头，值了!

离地面3.6万公里的地球静止轨道上，这对崭新的“中华慧眼”正传回大量“中国数据”。其中部分数据是国际气象界迫切期望使用的，除了中国的风云四号气象卫星，目前没有任何一颗在轨卫星能够提供。

当别人放弃时，我们坚持

“没有辐射计，就不是风四;没有探测仪，就不是中国的风四。”上海技物所副所长、探测仪主任设计师丁雷这句话所指的，是十几年前，中科院院士匡定波力排众议，支持研制干涉式大气垂直探测仪的魄力。

1997年风云二号卫星刚上天，下一代风云卫星就已开始规划。匡定波提出，应该发展干涉式大气垂直探测仪。这种利用傅立叶变换原理的探测仪，可以为大气做“超级CT”———把大气从地面开始“切片”，将100公里大气切成上千层，测出每一层的温度、湿度等数值，为灾害性天气监视和大气化学成分探测服务。

“比如青藏高原的冷空气下沉，并流向东部，抬升那里的热空气。这个变化过程原来主要是理论推测，没有实际观测到过。”丁雷说，而探测仪获得的数据可能让人类首次真切“看”到这个过程。

这是遥感领域红外光谱技术的一场革命。早先，美国、欧洲都在朝这个方向努力，但到2006年，由于技术难度过大、所需经费太多，美国放弃了，欧洲也大幅调整了计划。