风云四号凌晨发射成功！全球拔尖一个顶俩，还能拍CT抓闪电！

首先是大，长征三号乙火箭地球同步轨道最大载荷是5400千克，而风云四号的发射质量就是5400千克，用足了火箭的能力。卫星设计寿命7年，整星功率3200瓦，装载有多通道扫描成像辐射计、干涉式大气垂直测量仪、闪电成像仪和空间环境监测仪器包等多个有效载荷，将定点在赤道上方36000公里的地球同步轨道上，对我国及周边地区的大气、云层、空间环境进行高分辨率观测，为天气预报、气候预测、环境和灾害监测提供服务。

风云四号发射场合练

其次是新，卫星首次使用了上海航天全新研制的平台，该平台采用六面柱体构型、单太阳翼、三轴稳定控制方案，相比于风云二号的自旋稳定方案，对地观测时间利用率大幅提高到80%，并可轻松实现高空对地观测的24小时凝视。

第三也是最显著的标志就是“一个顶俩”，即同时配备了多通道扫描成像辐射计和干涉式大气垂直探测仪这两大主载荷。其中，干涉式大气垂直探测仪是全球静止轨道气象卫星中首次搭载，欧洲为了该仪器专门安排了一颗卫星，目前排在2022年发射，指标与风云四号上的相当！之所以分开配置，是因为两台大型载荷运动部件会带来一系列动力学干扰。欧洲人最初听说风云四号设定了“一肩挑”的目标，直呼不可能！但上海航天硬是把一系列“不可能完成的任务”攻克了下来。

风云四号配备的干涉式大气垂直探测仪，探测通道超过1600个，可在垂直方向上对大气结构实现高精度定量探测，相当于对大气做CT扫描，进行切片分析。而这类设备的一大特点就是对振动极其敏感，哪怕是在边上吹一口气，或是脚步声重一些，都会导致无法甄别或消除的谱线，使得光谱性能退化。

这类设备原本在地面上，都是精确安装在隔声、隔振的地下室中的。在卫星上独立工作已然不易，而气象卫星上另一主载荷扫描成像辐射计上活动部件较多，振动传递难以避免。因此欧美在规划中，都采用了两个主载荷分别配置的方案。

风云四号全物理仿真试验

为了克服微振动影响，风云四号的研制团队在对卫星10余个转动部件的振动特性与传递路径的分析、试验的基础上，提出了微振动测量与抑制的方法，并在工程上成功实现了振源隔振装置和有效载荷隔振装置的研制，这相当于给单机坐上“软沙发”，成功隔绝平台微小的振动影响，微振动抑制效率达到90%以上，为两大主载荷“一肩挑”创造了条件。

风云四号装载的多通道扫描成像辐射计拥有14个辐射成像通道，覆盖可见光、短波红外、中波红外和长波红外等波段，比上一代风云二号的5通道大幅度提升。在可见光范围，风云四号的分辨率可达500米。看起来，要比一些高分辨率遥感卫星差两个量级，但那些卫星基本都在几百公里的低轨运行。风云四号能在36000公里的轨道上看得这么准，也足以称得上火眼金睛了。

风云二号F星红外云图

星上辐射定标精度达到1K、灵敏度0.1K。举例来说，青海湖的温度是20℃，风云四号卫星在36000公里的轨道高度上，通过红外扫描成像，可以做到对其温度的测量误差小于1℃，同时，当湖水温度变化0.1℃时，卫星就能够准确感知出来。

不仅精度高，而且成像快！风云四号全圆盘成像时间15分钟，区域观测时1分钟就可发回一张云图，比现有的卫星提高了2-5倍，大幅提升了对台风、雷暴、强对流天气等重大和突发性灾害气候的观测能力。还可以通过不同光谱通道的观测，对全国植被覆盖、粮食亩产等做出预估，创造更多的经济社会效益。

36000公里高轨，卫星“镜头”的丝毫偏移，相对地面可能就是几十乃至上百公里的差别，真正的是“差之毫厘，失之千里”。而不管是轨道运行，还是“镜头”精度，以及阳光照射带来的结构热变形，各种误差客观上不可避免，任其叠加，可能看的是浦东的区域，云图上却标到浦西去了。

风云四号图像导航与配准试验

前一代静止气象卫星风云二号上，采取的是云图传回后在地面进行配准的方法，风云四号则是在星上实时配准。根据设计要求，风云四号研制团队历时10余年攻关，先后攻克了卫星高精度姿态确定方法、热变形在轨辨识和建模技术以及姿态、轨道和热变形补偿技术等技术瓶颈，卫星图像导航配准精度达到1像元，即在36000公里高空对地拍照误差控制在1公里之内，补偿效率到达98.8%。

相比之下，美国从1994年开始攻关图像定位和配准技术，通过5颗卫星的持续改进，才掌握诀窍。刚刚发射的GOES-R卫星定位精度达到1公里，与风云四号旗鼓相当。

帮助“风云四号”实现“抓闪电”功能的，是航天科技集团五院508所研制的闪电成像仪。这是国内首台地球静止轨道光学遥感器，填补了我国在闪电光学探测、星载探测等方面研究的空白。该仪器可对我国及周边区域闪电进行探测，每秒可拍摄500张闪电图太阳到地面的辐射强度，并探测闪电的频次和强度。通过对闪电的实时、连续观测，再与云图叠加起来，可实现对强对流天气的监测与跟踪，提供闪电灾害预警。

从太空看闪电

值得一提的是，风云四号上面的这台设备是国内第一个，全球第二个静止轨道上的闪电成像仪。相比全球第一——美国的GOES-R卫星，风云四号晚了多少呢？不到一个月。

风云二号F星可见光云图

发射成功后，风云四号将先后进行五次变轨，越飞越高，在消耗星载推进剂的约80%后，于12月19日前后定点在赤道上空的静止轨道上。预计年内就可发回首幅可见光云图，明年一月开始发回红外云图，明年上半年完成各项测试太阳到地面的辐射强度，移交使用方——中国气象局。

中国气象局副局长于新文透露，风云四号发射并投入运行后，将提供包括云、辐射、温湿度、大气、导风、闪电等34种数据产品，进一步提高国内气象预报的准确率。同时，我国作为世界气象组织的主要成员，风云四号的云图产品等数据资料，也可以通过星上设备转发给周边地区，为周边国家和地区的气象预报提供服务。目前，风云四号的后续业务星和微波星的研制，也已在进行当中。

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