中國風雲四號填補3項國際空白 技術達到國際領先水平

（微信啟動頁原圖與風雲四號拍攝圖）

那麼，如何才能拍出微信「變臉」圖片中這麼超高清又色彩分明的地球皂片？我們從「攝影師」風雲四號的家世背景開始說起。

（一）風雲四號只是編號，包含不止一顆衛星

拍出微信「換臉」圖片的風雲四號，其實是一顆氣象衛星。

眾所周知，氣象衛星由於能夠居高臨下，所以在問世後大大提高了天氣預報的準確率。氣象衛星的最大特點是具有很短的覆蓋周期，自從有了它，人類就沒漏過一次颱風預報。

氣象衛星分兩種，一種是極軌氣象衛星（軌道與太陽同步），另一種是靜止氣象衛星（軌道與地球同步），這2種衛星互相補充，基本可以做到對全球的連續監測。

其中，極軌氣象衛星可實現全球覆蓋，每天能繞地球運行14圈，對同一地區觀測2次，並且解析度較高，適於全球長期天氣預報。靜止氣象衛星可對衛星下方40%的地球進行連續觀測，能持續不斷地對同一地區觀測，特別適合監測生命期較短而危害又大的強對流災害性天氣，開展地區性短期天氣預報業務。風雲四號衛星就屬於靜止氣象衛星。

（風雲四號拍攝的地球24小時風雲）

說到風雲四號，那麼自然就有風雲一、二、三號。別看它們都屬於風雲系列，但分工卻是不一樣的。風雲一號、三號分別為第一代、第二代極軌氣象衛星；風雲二號、四號分別為第一代、第二代靜止氣象衛星。另外，千萬不要以為它們僅僅只是4顆衛星，中國到目前為止已經成功發射了4顆風雲一號、 7顆風雲二號、3顆風雲三號以及1顆風雲四號。

經過近40多年發展，中國是世界上第三個同時擁有極軌氣象衛星和靜止氣象衛星的國家，目前在軌工作的氣象衛星有第二代極軌氣象衛星風雲三號3顆、第一代靜止氣象衛星風雲二號4顆和半個月前剛剛交付使用的第二代靜止氣象衛星風雲四號1顆。

（二）最牛「地球攝影師」風雲四號究竟牛在哪兒？

（風雲四號衛星在軌飛行示意圖）

風雲四號A衛星是2016年12月11日升空的，定點於東經105°地球靜止軌道，設計壽命7年，發射質量5.4噸，是風雲家族裡十足十的胖子。它具備高時間解析度、高空間解析度、高定位精度、高輻射精度、高光譜精度，可實時補償姿態、軌道、熱變形誤差，實時對星上數據進行處理。

要做到上述這「五高」可不容易，既要有個「好身體」—— SAST5000平台，還要本領強——搭載多種高大上裝備。

1、「量身定製」三軸穩定平台，24小時不間斷對地球「凝視」

其衛星平台採用六面柱體構型、貯箱平鋪的大型三軸穩定姿態控制平台（SAST-5000），具有對地面積大、質心低等優點，與採用自旋穩定的第一代地球靜止氣象衛星風雲二號相比，採用三軸穩定的風雲四號的觀測時間解析度提高了1倍，空間解析度提高了6倍，能保證載荷對安裝面積更大的要求，同時降低發射過程中載荷的振動響應；它裝有單個太陽電池翼方案，預留完整的對應一側用作載荷輻射製冷器的散熱面，保證高精度定標需求。

2、搭載裝備一流，可在36000公里高空用14種顏色看地球

它搭載了多通道掃描成像輻射計、干涉式大氣垂直探測儀、閃電成像儀和空間天氣監測儀這4台先進氣象遙感儀器。

多通道掃描成像輻射計可提供可見光、近紅外、水汽及紅外波段等14通道的高時空解析度圖像，全圓盤圖像觀測時間為15分鐘，空間解析度最高可達500米，獲取的雲圖層次豐富，海岸線等地標圖像清晰，總體性能達到歐美第三代靜止氣象衛星水平，在紅外大氣探測方面處於世界領先地位。

干涉式大氣垂直探測儀是國際上第一台裝載在靜止軌道氣象衛星上使用的同類儀器，有912個光譜探測通道，可獲取大氣溫濕度三維結構，在垂直方向上對大氣結構實現高精度定量探測，這對實現大氣高精度定量觀測具有重大意義，這是歐美第三代靜止氣象衛星不具備的。

（風雲四號干涉式大氣垂直探測儀）

星載閃電成像儀是中國首次研製、全球同步研製的三台地球靜止軌道閃電成像儀之一，也是首台對外公布觀測數據的探測儀。它全身都是「黑科技」，充滿了「抓閃電」超能力。這個「閃電俠」每秒可探測500張閃電圖，能實現中國及周邊區域24小時不間斷的閃電實時探測，率先對亞洲、大洋洲區域大氣中發生的閃電進行連續監測，進而實現對強對流天氣的監測和跟蹤，提供閃電災害預警。

（風雲四號星載閃電成像儀）

空間環境監測儀器中包含有高能粒子探測器、磁強計和空間天氣效應探測器，它是風雲四號上唯一一個背對地球、朝著深邃的太空的裝備，主要用於監測空間天氣，為太空飛行器保駕護航。

該衛星填補了3項國際空白，實現了全球首次靜止軌道干涉式高光譜大氣探測；全球首次輻射計、探測儀、閃電儀共平台裝載，全天時工作；全球首次靜止軌道微波探測技術驗證，首次425GHz頻段探測。它還取得了國內首次星上實時補償導航配准、首次高靈敏儀器多重微振動抑制和測量、首次高精度光譜定標與全譜段在軌輻射定標等7項第一。

可以說，相比歐洲同類衛星，風雲四號相當於一顆衛星幹了兩顆衛星的活兒，而且在36000公里的高空對地球拍照誤差只有1公里，其連續性、穩定性大幅度提高了中國靜止氣象衛星探測水平。

（三）風雲四號的工作，可不只是對著地球不停按快門

（風雲四號A星第一套圖像，為14通道圖像）

雖然風雲四號的首發星風雲四號A為科研試驗衛星，但它擔負了許多重任，例如：實現閃電成像觀測，獲取觀測覆蓋區範圍內的閃電分布圖；實現大氣三維結構探測，獲得垂直解析度和精度更高的溫度和濕度參數；獲取地球表面和雲的多光譜、高精度定量觀測數據和圖像，特別是高頻次的區域圖像，全面提高對地球表面和大氣物理參數的多光譜、高頻次、定量探測能力。另外，還要利用數據收集系統自動收集多種地球環境參數資料；利用星載轉發器進行衛星圖像和產品的廣播分發和自然災害警報信息發布；監測太陽活動和空間環境，為空間天氣預報業務和研究提供觀測數據。

（風雲四號A拍攝的南極地區渦旋監測圖）

在軌測試期間，風雲四號A衛星對颱風、沙塵、暴雨強對流等災害天氣和藍藻水華、霾等環境生態問題進行了實時有針對性的應用監測。例如，為今年5月份北方地區嚴重沙塵、6月份的華北特大暴雨、6月底至7月初南方持續降水以及「苗柏」「南瑪都」颱風等的預警提供了有力支撐。此外，風雲四號衛星還在今年的多項重大活動氣象保障服務中發揮了重要作用，顯著提升遙感應用服務效果。

應用結果顯示：風雲四號衛星多通道掃描成像輻射計能夠更加清晰地識別沙塵細節紋理和颱風內部中小尺度雲繫結構，解析暴雨天氣不同層次水汽輸送;閃電成像儀對強對流天氣的監測應用有很好的指示作用。

（風雲四號A拍攝的孟加拉灣北部灰霾監測圖）

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！