从“人类起源”到“华夏文明”

新的微信启动画面，来自中国新一代静止轨道气象卫星“风云四号”从太空拍摄的最新气象云图。

这次改变由国家卫星气象中心和微信团队合作，从1月份便开始策划。国家卫星气象中心主任杨军得知微信启动页的来源时，想到了“风云四号”可以提供更漂亮、更清晰的云图，于是与腾讯团队取得联系，如今终于成行。

据微信团队介绍，目前用户熟知的微信启动页面，其来源是全世界范围内公开的第一张完整的地球照片“蓝色弹珠”，是45年前由美国国家航空航天局（NASA）公布的。

画面正对着的是非洲大陆云图，“代表人类文明的起源”，微信以此将“起源”之意赋予启动画面，寓意着“因为人类的出现，才有了沟通的存在和意义”。

如今，启动页从“人类起源”到“华夏文明”的展示，其实是微信为“风云四号”献上的富有仪式感的“贺礼”，对于25-28日的期限，微信团队告诉记者：“开机画面原图画是一个产品的意义，需要符合产品的调性。目前的举动只是特别加入了风云四号的展示，作为一份特殊的礼物。”

“风云四号”的突破

2016年12月11日，“风云四号”在西昌卫星发射中心成功发射，定点于东经99.5°赤道上空开展在轨测试，在轨运行期间，其顺利完成了卫星平台、有效载荷、地面应用系统等测试任务，于2017年9月25日正式交付用户投入使用。

多通道扫描成像辐射计、干涉式大气垂直探测仪、闪电成像仪和空间天气监测仪，是风云四号搭载的4台遥感仪器。

其中，多通道扫描成像辐射计被比喻作“千里眼”。作为迄今我国最先进的辐射成像仪，它可覆盖可见光至波长达13.8微米的甚长波红外波段，光谱通道由5个增加至14个，“能够实现每15分钟对东半球扫描一次，最高空间分辨率可达500米。”杨军介绍。

由于上述技术突破，其空间分辨率相比于上一代“风云二号”提高了6倍，与美国国家航空航天局（NASA）2016年11月19日发射的新一代静止气象卫星GOES-R相当。观测速度也更为迅捷，意味着一旦某处出现突发天气状况，只要1分钟就可以扫出一张区域图像。

干涉式大气垂直探测仪目前是国际上首台静止轨道干涉式红外探测仪，可以达到把晴空大气在垂直方向上做精细“立体CT”切片式探测的水平。

此外，闪电成像仪可实现对我国及周边区域闪电每秒拍摄500张照片，准确记录闪电的频次和强度，是我国首台星载闪电观测仪器。空间天气监测仪则能够监测太阳活动和空间环境。

随着“风云四号”的交付和投入使用，我国将以更高效的方式揭示台风、暴雨、洪涝、森林火灾、沙尘暴的变化规律，并获取地球表面和大气的多种光谱辐射信息，为天气预报、气候观测提供观测数据。

“难啃的硬骨头”

中国气象局国家卫星气象中心主任杨军参与了“风云四号”从论证到交付的整个过程。他介绍，早在1995年10月，“风云四号”气象卫星专家研讨会便召开。从国防科工局2002年布局卫星和有效载荷预研算起，至2010年正式立项进行工程型号研制直至如今，包含着科研人员长达15年的努力和坚持。

在“风云四号”搭载的4台遥感仪器中，技术突破最大、最关键的仪器是干涉式大气垂直探测仪，由中国科学院上海技术物理研究所研发。

2001年10月，从本科至博士横跨机械、光学和电子三个专业的华建文回国，进入中国科学院上海技术物理研究所工作，开始筹备关键技术的攻关。这一年，他44岁。

华建文向记者回忆，早在上世纪70年代，我国就有140多家机构研究此种技术，但没有一家做出干涉式红外探测仪，基本靠进口。

这是一块“难啃的硬骨头”。据悉，美国自2006年由于技术和经费原因搁置了静止轨道干涉式大气垂直探测仪的上星计划；欧洲计划的第三代静止轨道气象卫星原计划2014年发射，后又延期至2020年。

2005年底，华建文带领的团队调出了红外干涉信号，原理样机初步完成，代表着关键技术的攻破。他反复与气象局联系沟通，说明美国的主要问题是财政而非技术，而“我们要钱不多，且关键技术已经攻破”来争取支持。

“事情既然开始做了，就要挺直腰杆做下去”，华建文告诉新京报记者。

为避免垂直探测仪器和成像观测仪器相互干扰的发生，欧洲做了妥协，将两者分别放在了两颗卫星上工作。而“风云四号”将两个仪器置于同一卫星上，这是一大问题。“就像两个人在一张床上，完全不互相干扰是不可能的。”杨军打了个比方。

最后，类似利用床垫来抗干扰的方法，“风云四号”使用了全新研制的SAST-5000卫星平台，采用力矩补偿技术、星地一体化图像导航与配准技术和隔震系统，解决了这一世界性难题。

此外，静止轨道上受复杂热环境的影响，温度分布非常不均匀，卫星平台和仪器会产生扭曲变形；天上和地上如何协同配合，这些核心问题都慢慢得以解决。

2016年12月11日，华建文和团队在西昌发射基地看着“风云四号”发射成功，心里生出许多不舍，有人甚至掉了泪。在华建文心中，卫星的发射仿佛“将培养了十五年的女儿嫁出去，再也不回来了”。

未完的挑战

杨军介绍，“风云四号”发射后，为今年5月份北方地区严重沙尘天气、6月份华北特大暴雨、6月底至7月初南方持续降水以及“苗柏”“南玛都”等台风的预警，均提供了分辨率更高的图像、多方位的监测数据。

此外，在“一带一路”国际合作高峰论坛、第13届全国运动会、金砖国家领导人第9次会晤等重大活动中，“风云四号”对其气象保障服务提供了有力支持。

杨军透露，其实每次重大灾害性天气过程中，“风云四号”都会提供云图和数据来帮助分析判断，“分辨率更高，时间更快，精度更高。”

虽然“风云四号”已经发挥作用，但华建文透露，要真正实现更高准确率、预测周期更长等目的，还需时日。探测仪获取的大量数据，要如何来分析、利用和处理好，并真正用到业务上，因为缺乏国外借鉴，难度不小。

杨军称：“我们现在抢了先，但接下来会瞄准技术性能的完全超越。”

据了解，目前风云四号卫星已被世界气象组织纳入全球对地观测气象卫星序列，有望在2017年底具备试运行和服务能力，将为我国及亚太地区防灾减灾和经济社会发展提供支撑保障。

新京报记者 高敏　实习生 陈卓琼