2月27日，國(guó)防科工局聯(lián)合氣象局在京召開新聞發(fā)布會(huì)，公布了新一代靜止軌道氣象衛(wèi)星“風(fēng)云四號(hào)”的首批衛(wèi)星云圖。自2016年12月11日成功發(fā)射至今，中科院上海技術(shù)物理研究所研制的星上兩大光學(xué)載荷——多通道掃描成像輻射計(jì)和干涉式大氣垂直探測(cè)儀先后順利開機(jī)工作并進(jìn)入在軌測(cè)試，成功傳回大量氣象探測(cè)數(shù)據(jù)，圖像細(xì)節(jié)清晰、波段光譜特征明晰。其中部分?jǐn)?shù)據(jù)是國(guó)際氣象界迫切期望使用的，除了中國(guó)的“風(fēng)云四號(hào)”氣象衛(wèi)星，目前沒(méi)有任何一顆在軌衛(wèi)星能夠提供。

　　“風(fēng)云四號(hào)”氣象衛(wèi)星是我國(guó)第二代地球靜止軌道氣象衛(wèi)星，這一類高軌氣象衛(wèi)星歷來(lái)是國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的制高點(diǎn)。美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）2016年11月19日發(fā)射的新一代靜止氣象衛(wèi)星GOES-R，以及日本同年11月9日發(fā)射的“向日葵9號(hào)”靜止軌道氣象衛(wèi)星均未搭載干涉式大氣垂直探測(cè)儀。歐洲氣象衛(wèi)星開發(fā)組織的第三代氣象衛(wèi)星MTG-I和MTG-S將分別搭載成像輻射計(jì)和干涉式大氣垂直探測(cè)儀，前者首顆衛(wèi)星將于2022年發(fā)射。與歐美國(guó)家的靜止軌道氣象衛(wèi)星相比，一星同時(shí)搭載先進(jìn)的成像輻射計(jì)和新型的高光譜探測(cè)儀的“風(fēng)云四號(hào)”01星在綜合實(shí)力上已在國(guó)際上遙遙領(lǐng)先。

　　從1995年10月召開的“風(fēng)云四號(hào)”氣象衛(wèi)星專家研討會(huì)，到國(guó)防科工局2002年布局衛(wèi)星和有效載荷預(yù)先研究，2010年國(guó)家正式立項(xiàng)進(jìn)行工程型號(hào)研制，直至2016年12月11日零時(shí)11分衛(wèi)星發(fā)射升空，前后歷時(shí)整整21年。上海技物所研發(fā)團(tuán)隊(duì)先后破解了亞秒級(jí)指向精度的碳化硅雙掃描鏡二維掃描機(jī)構(gòu)研制技術(shù)、高靈敏度面陣探測(cè)器技術(shù)、甚長(zhǎng)波紅外探測(cè)技術(shù)等技術(shù)難題，填補(bǔ)了多項(xiàng)國(guó)內(nèi)空白，實(shí)現(xiàn)了所有核心技術(shù)自主研發(fā)，完成了從基礎(chǔ)機(jī)理到核心元部件再到系統(tǒng)集成全創(chuàng)新鏈的自主可控研制，確?！帮L(fēng)云四號(hào)”的兩只超級(jí)慧眼——多通道掃描成像輻射計(jì)和干涉式大氣垂直探測(cè)儀為純正的“中華牌”。

　　這兩大紅外光學(xué)載荷充分利用衛(wèi)星姿態(tài)的三軸穩(wěn)定方式，成功搶占了地球靜止軌道氣象衛(wèi)星在國(guó)際上競(jìng)爭(zhēng)的制高點(diǎn)：高頻次觀測(cè)和高分辨率區(qū)域機(jī)動(dòng)探測(cè)能力。其中，多通道掃描成像輻射計(jì)大幅提升了儀器性能，可加強(qiáng)中小尺度天氣系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)能力；干涉式大氣垂直探測(cè)儀更是填補(bǔ)了人類的高軌三維精細(xì)遙感知識(shí)的空白。兩臺(tái)主載荷同時(shí)裝載在高軌氣象衛(wèi)星上，在國(guó)際上率先實(shí)現(xiàn)高時(shí)效對(duì)地三維探測(cè)，對(duì)提高我國(guó)氣象衛(wèi)星全球觀測(cè)能力具有劃時(shí)代的重要意義。這在國(guó)際氣象組織中將更強(qiáng)地彰顯“中國(guó)元素”，可切實(shí)提升我國(guó)空間天氣監(jiān)測(cè)預(yù)警能力。

　　國(guó)際上對(duì)風(fēng)云四號(hào)衛(wèi)星的發(fā)射給予高度重視和評(píng)價(jià)。美、俄、拉美國(guó)家的媒體第一時(shí)間進(jìn)行報(bào)道和關(guān)注，認(rèn)為“風(fēng)云四號(hào)”氣象衛(wèi)星將提高中國(guó)氣象局的定量觀測(cè)和應(yīng)用能力。歐洲氣象衛(wèi)星開發(fā)組織原主席、德國(guó)氣象局原局長(zhǎng)、世界氣象組織空間計(jì)劃衛(wèi)星事務(wù)資深咨詢專家蒂爾曼?莫爾表示：“國(guó)際氣象界都在迫切盼望使用這種新型數(shù)據(jù)……如果最終這類探測(cè)數(shù)據(jù)的價(jià)值得到確認(rèn)，干涉式大氣垂直探測(cè)儀將成為氣象衛(wèi)星的重大突破，而中國(guó)氣象部門將在這一領(lǐng)域走在前列。”

　　多通道掃描成像輻射計(jì)是瞄準(zhǔn)國(guó)際先進(jìn)水平實(shí)現(xiàn)氣象業(yè)務(wù)應(yīng)用的成像儀器，承擔(dān)獲取地球表面和大氣的多種光譜輻射信息，為天氣預(yù)報(bào)、氣候觀測(cè)提供觀測(cè)數(shù)據(jù)的重任。與第一代靜止軌道氣象衛(wèi)星“風(fēng)云二號(hào)”配置的掃描輻射計(jì)相比，它成功實(shí)現(xiàn)了技術(shù)的代際跨越：探測(cè)波段數(shù)大幅增加、空間分辨率和時(shí)間分辨率成倍提高、溫度分辨率明顯提高、光譜分辨率顯著提高、輻射定標(biāo)精度有進(jìn)一步提升，載荷具有靈活的區(qū)域成像功能，可獲取地球表面和云的多光譜、高精度定量觀測(cè)數(shù)據(jù)和圖像，包括晝夜的地球全圓盤圖像、高頻次的區(qū)域圖像，將全面提高對(duì)地球表面和大氣物理參數(shù)的多光譜、高頻次、定量探測(cè)能力。具體而言，輻射計(jì)探測(cè)覆蓋了可見(jiàn)光至波長(zhǎng)達(dá)13.8微米的甚長(zhǎng)波紅外波段，光譜通道增加到14個(gè)；可見(jiàn)光通道最高空間分辨率由1.25公里提高到500米；每15分鐘即可對(duì)地球圓盤掃描成像一次，還新增了高速區(qū)域掃描功能，可以最快30秒獲取一張圖的速度，對(duì)一百萬(wàn)平方公里（1000km×1000km）范圍進(jìn)行的多光譜密集觀測(cè)。能做到這點(diǎn)，是因?yàn)樾l(wèi)星采用了新的三軸穩(wěn)定架構(gòu)模式、儀器采用了焦平面探測(cè)機(jī)制。歐洲空間局就因?yàn)樵撛O(shè)計(jì)難度太大而未敢在業(yè)務(wù)氣象衛(wèi)星上嘗試。

　　干涉式大氣垂直探測(cè)儀是“風(fēng)云四號(hào)”的關(guān)鍵有效載荷之一，最受同行關(guān)注和矚目。早在1997年“風(fēng)云二號(hào)”衛(wèi)星剛上天，下一代高軌氣象衛(wèi)星開始規(guī)劃之際，中科院院士匡定波便提出，我國(guó)應(yīng)該發(fā)展干涉式大氣垂直探測(cè)技術(shù)。這種利用傅立葉變換原理的探測(cè)儀來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)大氣的垂直探測(cè)是遙感領(lǐng)域紅外光譜技術(shù)的一場(chǎng)革命，將引領(lǐng)人類對(duì)地遙感探測(cè)步入三維立體階段，為氣象觀測(cè)提供一種新的更可靠的手段。美國(guó)、歐洲、日本都在朝這個(gè)方向努力。但由于技術(shù)難度過(guò)大、所需經(jīng)費(fèi)太多，美國(guó)放棄了，歐洲也延遲了計(jì)劃。

　　作為國(guó)際首臺(tái)靜止軌道的干涉式大氣垂直探測(cè)儀，其在長(zhǎng)波紅外和中波紅外波段可實(shí)現(xiàn)1500個(gè)以上細(xì)分光譜的探測(cè)，光譜分辨率達(dá)0.625波數(shù)，紅外波段空間分辨率達(dá)16公里。相當(dāng)于給大氣做超過(guò)1500層的精細(xì)“立體CT”切片式探測(cè)。它為人類深入研究大氣對(duì)流，更精細(xì)預(yù)測(cè)災(zāi)害性天氣提供了新的可能。

　　探測(cè)儀實(shí)現(xiàn)了成像原理與傅里葉光譜儀原理相結(jié)合，是紅外遙感探測(cè)領(lǐng)域幾十年來(lái)科學(xué)家追逐的理想境界。上海技物所成功地將實(shí)驗(yàn)室的高精度分析儀器放到了36000km以外的軌道上，并以光線干涉方式對(duì)地面目標(biāo)實(shí)施大氣垂直分布剖面的長(zhǎng)期連續(xù)探測(cè)，充分體現(xiàn)了中國(guó)科學(xué)院“率先實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展”的創(chuàng)新實(shí)力。