微信“變臉”背后：關(guān)于“風(fēng)云四號”的故事都在這里

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昨天，微信啟動頁背景中的地球圖片由非洲大陸上空視角，變成了我們的祖國上空。

關(guān)于這次變化，微信團(tuán)隊(duì)這樣說：非洲大陸是人類文明的起源地，我們將非洲上空的云圖作為啟動頁的背景圖，也希望將“起源”之意賦予啟動頁面。

而這張照片的“攝影師”就是“風(fēng)云四號”，如下圖：

"風(fēng)云四號"拍攝畫面背后的寓意是從“人類起源”到“華夏文明”的歷史發(fā)展，旨在向億萬微信用戶展示我國大好河山風(fēng)貌。

為什么選在 9 月 25 號？因?yàn)檫@天我國新一代靜止軌道氣象衛(wèi)星“風(fēng)云四號”A 星正式交付用戶使用。

兩張照片的秘密

替換前的圖片是 NASA 在全世界范圍公開的第一張完整的地球照片——“藍(lán)色彈珠”。

藍(lán)色彈珠的官方編號是 AS17-148-22727，需要澄清的是，它并不是第一張從太空中看地球的照片，也不是第一張看到整個地球被照亮的照片，但它是最后一批由人親自拍攝的全景地球照片。這也是阿波羅 17 號最后一次登月任務(wù)。此后，再也沒有人去過足夠遙遠(yuǎn)、能一窺地球全貌的地方。

同時，“藍(lán)色彈珠”也可能是人類歷史上傳播最廣的照片之一，也可能是那個時代最好看的地球照片。

微信啟動頁照片轉(zhuǎn)變的背后，是科研人員 15 年的堅(jiān)持與付出。他們的研制者——中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所風(fēng)四載荷團(tuán)隊(duì)的科學(xué)家們表示這輩子能夠啃下這塊讓美國、歐洲都知難而退的硬骨頭，值了！

風(fēng)云四號到底啥？

風(fēng)云四號 A 星是我國靜止軌道氣象衛(wèi)星從第一代（風(fēng)云二號）向第二代跨越的首發(fā)星，于 2016 年 12 月 11 日發(fā)射，其正式交付標(biāo)志著我國靜止軌道氣象衛(wèi)星觀測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了更新?lián)Q代。中國工程院院士許健民說，這是我國首顆靜止軌道上三軸穩(wěn)定的定量遙感衛(wèi)星，其掃描成像輻射計(jì)可見光通道最高空間分辨率達(dá)到 500 米，可每 15 分鐘對東半球掃描一次，最快每 1 分鐘生成一次區(qū)域觀測圖像；首次實(shí)現(xiàn)了我國靜止軌道閃電成像觀測。創(chuàng)下的多個第一，使它成為了我國氣象衛(wèi)星界實(shí)力擔(dān)當(dāng)。

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實(shí)力如何？

與風(fēng)云二號相比，風(fēng)云四號 A 星的觀測時間分辨率提高了 1 倍，空間分辨率提高了 6 倍，新增加了大氣溫度和濕度的三維結(jié)構(gòu)觀測能力，原始觀測數(shù)據(jù)量提高 160 倍，產(chǎn)品數(shù)量增加了 3 倍。

這要?dú)w功于其攜帶的四大“神器”——多通道掃描成像輻射計(jì)、干涉式大氣垂直探測儀、閃電成像儀、空間天氣儀器包。同時也離不開 SAST-5000 衛(wèi)星平臺的支持。

衛(wèi)星在軌運(yùn)行需要安靜、穩(wěn)定的環(huán)境，而垂直探測儀器和成像觀測儀器的相互干擾，一直是國際難題。歐洲一直將兩者分別放在兩顆衛(wèi)星上工作。

“我國全新研制的 SAST-5000 衛(wèi)星平臺，采用力矩補(bǔ)償技術(shù)、星地一體化圖像導(dǎo)航與配準(zhǔn)技術(shù)和隔震系統(tǒng)，解決了這一難題，實(shí)現(xiàn)了帶有運(yùn)動光學(xué)部件的多載荷同時工作。”風(fēng)云四號衛(wèi)星系統(tǒng)總師董瑤海說。

基于該平臺，各載荷實(shí)現(xiàn)了和諧共處，多通道掃描成像輻射計(jì)進(jìn)行高時空分辨率成像觀測的同時，干涉式紅外探測儀可以對大氣進(jìn)行垂直探測。相比歐洲同類衛(wèi)星，風(fēng)云四號 A 星一顆衛(wèi)星干了兩顆衛(wèi)星的活兒。

得益于風(fēng)云四號 A 星的強(qiáng)大實(shí)力，讓氣象預(yù)報員也增加了不少底氣。

據(jù)報道，風(fēng)云四號衛(wèi)星已被世界氣象組織納入全球?qū)Φ赜^測氣象衛(wèi)星序列，將為我國及亞太地區(qū)防災(zāi)減災(zāi)和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展提供支撐保障。

背后的故事

這顆由中國航天科技集團(tuán)公司上海航天技術(shù)研究院研制的氣象衛(wèi)星，成功突破 20 余項(xiàng)重大關(guān)鍵技術(shù)，達(dá)到世界最先進(jìn)水平。2017 年 2 月，中國氣象局和國防科工局正式對外公布首批風(fēng)云四號傳回的云圖，因?yàn)閷哟畏置?、紋理豐富，瞬間刷爆社交媒體。

風(fēng)云四號衛(wèi)星總設(shè)計(jì)師董瑤海在一次媒體采訪時透露，風(fēng)云四號衛(wèi)星總體團(tuán)隊(duì)從概念研究階段就著手進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，但一開始總是不得要領(lǐng)，從預(yù)研到立項(xiàng)，近 10 年的時間，直至 2009 年，這支隊(duì)伍才徹底把圖像定位與配準(zhǔn)的問題搞明白，把精度指標(biāo)定在了國際最高的“1 個像素”。

2009 年，風(fēng)云四號正式工程立項(xiàng)，在國際上首次將多通道掃描成像輻射計(jì)和可以給大氣做“CT”的干涉式大氣垂直探測儀裝載于同一顆衛(wèi)星，但隨之帶來的微振動問題讓團(tuán)隊(duì)很傷腦筋。

“美國人能研究出來，相信我們也一定能成功?！眻F(tuán)隊(duì)成員申軍烽回憶說，立項(xiàng)后的一年里，他們閱讀了上千份相關(guān)文獻(xiàn)，最后唯一的收獲就是一篇文章中一張簡圖和一段語焉不詳?shù)脑挕＞蛷倪@樣一張簡圖開始，用了 1 年時間，終于完成微振動問題的研究規(guī)劃、關(guān)鍵難點(diǎn)、技術(shù)途徑和實(shí)施方案，整星微振動抑制效率達(dá) 90%以上，但申軍烽的視力卻從 1.5 降到了 1.0。

在“風(fēng)云四號團(tuán)隊(duì)”這個 100 多人的團(tuán)隊(duì)里，80%以上是第一次完整經(jīng)歷衛(wèi)星研制發(fā)射全過程的 85 后、90 后。

劉瑞芳與孫永雪這對 85 后姐妹花就是他們中的一員。為驗(yàn)證風(fēng)云四號的兩個核心相機(jī)能否經(jīng)受住太陽輻射造成的溫升和干擾，她們承擔(dān)了“全景重現(xiàn)真空狀態(tài)下的太陽輻射”這一緊要任務(wù)。

當(dāng)時上海正逢 7 月，炎炎夏日，劉瑞芳每天一大早就得穿上包裹嚴(yán)實(shí)的防護(hù)服、戴上防紫外線眼鏡進(jìn)到空間狹小的罐中，進(jìn)行太陽模擬器的光路調(diào)試。除了吃飯、睡覺，剩下的時間幾乎都在接受太陽輻射的“炙烤”。爬出罐子時，雙腿僵硬的她已是名副其實(shí)的“汗”人。

在罐外，負(fù)責(zé)調(diào)試工作的孫永雪則需裹上 6 公斤重的防爆服，冒著爆炸的風(fēng)險蜷縮在燈室中，高電壓、高電流、高熱度的大功率氙燈讓她吃盡了苦頭。由于試驗(yàn)需要二人配合進(jìn)行，她倆每天需十幾個小時“保持通話”，為此兩人的耳朵持續(xù)痛了一個星期。由于長時間受強(qiáng)紫外線照射，她們不僅眼睛酸脹，全身過敏起斑，原本清秀白皙的面頰也變黑、脫皮。

顧強(qiáng)是風(fēng)云四號衛(wèi)星軟件主任設(shè)計(jì)師，2011 年 3 月 28 日，他寫下了風(fēng)云四號衛(wèi)星數(shù)管系統(tǒng)軟件的第一行代碼，之后每次遇到棘手問題進(jìn)行不下去了，他們這些數(shù)管分系統(tǒng)設(shè)計(jì)師就會被拉到松江的某賓館“集中”，除了吃飯睡覺，就是寫代碼。

有一次，被“關(guān)”到第四天中午，顧強(qiáng)負(fù)責(zé)的軟件代碼寫得差不多了，就開始測試數(shù)管系統(tǒng)軟件中的總線通信功能，卻發(fā)現(xiàn)怎么也不通。然后開始排查，但直到 21 時 30 分，問題還是沒最終定位。

次日凌晨 1 點(diǎn)多，數(shù)管主任設(shè)計(jì)師章生平起床上廁所，發(fā)現(xiàn)顧強(qiáng)仍在查問題。章生平說：“早點(diǎn)休息吧，明天再弄?！笨深檹?qiáng)在心里默默發(fā)誓：“不解此惑，不起此座?！敝钡搅璩?3 點(diǎn)多，他終于查清原來是編譯優(yōu)化問題。改完代碼、測試通過，顧強(qiáng)猛一站起來，竟然咳出了一口血。

風(fēng)云四號總裝任務(wù)負(fù)責(zé)人車臘梅說，自己很對不起“受虐”的兄弟姐妹們——去年一年團(tuán)隊(duì)成員沒有一個雙休日和節(jié)假日，最緊張的時候 3 天只睡 6 小時，她甚至被戲稱為“車扒皮”，但苦過、累過之后，大家才發(fā)現(xiàn)自己更愛航天了。

總裝測試是衛(wèi)星工作的最后環(huán)節(jié)，要保證按時出廠、按期發(fā)射，就必須在這個階段把前面各環(huán)節(jié)損失的時間“搶回來”。

從 2016 年正月初四起，研制團(tuán)隊(duì)的所有人都進(jìn)入了無休止的加班之中，再沒有節(jié)假日之說?！拔覀円粋€剛做爸爸的小青年，直接找到我說：‘車姐，安排加班就排我吧，我把老婆和孩子都送老家了，沒事?！?dāng)時，他的孩子出生才剛剛一個月?！避嚺D梅說。

她說，一些 85 后、90 后小年輕在從上海開赴衛(wèi)星發(fā)射場時，有人帶了兩大箱的零食，還把剛買的洗衣機(jī)也帶上了，就是做好了沒時間吃飯、沒時間洗衣服的最艱苦準(zhǔn)備。

她與團(tuán)隊(duì)成功實(shí)現(xiàn)了發(fā)射場型號產(chǎn)品一次開箱合格率 100%、總裝一次安裝合格率 100%、總裝過程質(zhì)量問題為零。2017 年初，車臘梅當(dāng)選為“感動上海航天——十大最美航天人”之一。

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