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风云三号D星微波成像仪研制团队:为了心中那颗“星”
2017年11月15日 21:08   来源:中新网上海  

曲景亮 摄

  中新网上海新闻11月15日电 (韩灿锋 郑莹莹)11月15日,一柱耀眼的火光从晋西北高原腾空而起,中国长征四号运载火箭将风云三号04星成功送入太空。

  “成像仪家族”增添新成员

  微波成像仪具有遥感通道多、频率覆盖宽、灵敏度高、定标精度高等特点,它是中国国内首次自主研制的星载被动式微波遥感载荷,也是航天科技集团八院承担研制工作的第一个卫星有效载荷。主要用于监测和获取水文参数,为灾害性天气预报、暴雨诊断、环境监测等提供重要服务。

  至今,微波成像仪已经成功地应用于3颗风云三号气象卫星,B星微波成像仪已成功在轨运行7年,C星微波成像仪已在轨正常运行4年2个月,应用成果显著。

  2013年1月初,中国的极地科考船“雪龙号”被困南极,利用风云三号微波成像仪探测数据分析得出了雪龙号被困的客观原因是所在海域海冰覆盖与历年同期相比异常增多,并从气候角度上给出了该海域海冰覆盖变化的总体趋势。

  2017年2月21日,全国各地大幅降温,京、豫、鲁等地普降大雪,由中国气象局运用风云三号卫星微波成像仪探测数据制作的积雪深度图通过CCTV1晚间新闻节目发布,从气候角度上给出了降雪预警信息并实时监测积雪深度,微波成像仪又一次及时提供并展示了有效的气象数据。

  风云三号D星微波成像仪是工作于太阳同步轨道的微波遥感载荷,具有10个遥感通道、探测频率覆盖10-89GHz、探测灵敏度优于0.4K、定标精度优于1K,性能与美国DMSP遥感卫星载荷相当,达国际先进水平。风云三号卫星作为国际气象组织组网卫星之一,其微波成像仪为全球气象研究和提高全球天气预报的准确性,提供有效信息数据。

  风云三号D星微波成像仪的成功在轨运行,使成像仪家族增添新的成员,微波成像仪长期全天候的监测了全球液水路径、水汽含量、地表发射率、地表温度等主要大气产品和地表定量产品。微波成像仪灵敏度高,定标精度高,已经为国家气象事业贡献了近1.8T的科学数据,将遥感数据源源不断地汇集到国家卫星气象中心,为气象事业、为防灾减灾、为国泰民安做出了巨大贡献,为全球气候研究、气象研究、提高模式预报精度提供了十分宝贵的资料。

  “三代航天人”筑梦成真

  忆往昔,1994年,当时风云三号的主要载荷之一微波成像仪只有欧美两家可以实现该项技术,其系统之复杂、技术难度之高,不仅在中国属于首创,在世界上也是首屈一指。原计划从国外进口,欧空局开价6000多万欧元,价格昂贵,因此考虑走引进仿制之路,计划以国外合作项目为支撑。但外方迟迟不能交付,一直到2000年底,还没有交付原理样机。

  面对迟迟不来的样机,面对重重的研制压力,怎么办?“走自主研发道路!”时任风云三号气象卫星工程总师孙敬良痛下决心,并且明确要求:“微波成像仪必须在正样阶段赶上风云三号气象卫星工程的整体进度。”在以孙敬良、孟执中为代表的老一辈航天人支持下,八院813所(电子所前身)成立第二研究室,专门攻克微波成像仪。陈卫英,是和微波成像仪一起“成长”的老师傅。“九十年代,手头没有任何资料可以借鉴,网络又不如现在这么发达,于是,我们就埋进图书馆,人工搜索相关文献资料。终于在文献中找到一份彩色的遥感模拟彩图。没有彩色复印机,我就骑着自行车,来回一个小时,从天宝路专门骑行到四川北路去彩色复印,这才有了第一张彩色的遥感参考图”,回忆起那段过往,陈师傅说。

  据陈师傅回忆,因为课题困难,大家都打起了退堂鼓,20多人的课题组只剩下6个人,有的转战其它型号,有的跳槽。“我们拼也要把微波成像仪拼出来!”当时的带头人吕利清一直激励着大家。也正是在老一辈航天人的支持、鼓励下,面对经费紧张、时间紧迫、技术难度大、指标要求高等困难,他们顶住了压力。但微波成像仪的重量问题又成了课题组的“拦路虎”。按照方案,微波成像仪必须包括探测头部、中央处理器、扫描驱动机构及控制器等多个功能模块,整机重量将达到150公斤左右。风云三号卫星总体一开始分配给微波成像仪载荷的重量只有70公斤,电子所微波成像仪技术负责人吕利清为了争取重量指标,从总体主任设计师到主管有效载荷的副总设计师找了个遍,前后协调了好几个月,总体的重量指标从一开始的70公斤增加到80公斤,最后增加到了100公斤,后面无论再怎么协商,总体都不肯再增加重量指标。但是对微波成像仪而言,虽然重量指标从70公斤增加到了100公斤,但还是不行。

  “我要打官司!”万般无奈的吕利清一头冲到了工程总设计师孙敬良的面前。吕利清站在孙敬良面前,向孙敬良汇报了微波成像仪现在遇到的重量难题。看着眼前这个情绪激动的青年人,孙敬良一面和蔼地让年轻人坐下,一面伸手拿过他手里的资料,认认真真地看了起来。孙敬良用卫星工程系统间为数不多的余量全力支持国产微波成像仪的研制工作。没过多久,微波成像仪的重量指标放宽到了150公斤,国产化的研制工作迅速地走上了正轨。经过1000多个日日夜夜的奋战,2004年,“最痛苦”的第一台微波成像仪模样机问世,性能指标满足风云三号卫星的全部要求,并且一举突破了所有的关键技术,为后面初样和正样的研制工作扫清了技术障碍。

  如今风云三号D星微波成像仪的研制工作已由一群70、80后的设计师成为主力军。为了做好微波成像仪的动平衡试验,在动平衡试验厂房里,副主任设计师翁艺航连续奋战72小时,困了、累了就在试验桌下稍事休息;整机高温老练通宵试验时,陈卫英、邢瑞先、万国愚等放弃了许多休息时间,加班加点,在试验室奋战。印象最深的还是2016年7月19日,那天上午雷电交加,暴雨,大暴雨,风云三号D星微波成像仪赶去702所做电子组装筒减半振动试验,整星计划表已经是倒逼的最终节点,容不得半点拖延,时间紧迫,电子所的设计人员冒着大雨,在确保产品和人员安全的情况下,产品如期到达试验场地。而接下来的天气高温骤升,酷暑难挡,702所振动间没有降温设备,室内温度达到了34.2℃,“桑拿天”里大家汗流浃背,但每位成员仍坚守在自己的岗位上,兢兢业业地完成试验任务。

  奋起直追实现新跨越

  随着卫星平台技术的日渐成熟,以及有效载荷直接面向用户的特点,卫星总体与载荷的关系发生了深刻变化,即从原先的载荷适应平台向载荷选择平台、载荷决定平台的方向发展。

  回顾微波有效载荷的发展,电子所副所长刘伟亮深有感触,在“十一五”后期电子所有效载荷很多想法属于空中楼阁,实现的技术途径需要摸索寻觅;“十二五”电子所埋头苦干,取得了一批丰硕成果,诸如一体化微波成像探测仪等载荷转入型号研制;“十三五”伊始,八院电子所新研产品逐步应用并抢占市场。一体化微波成像探测仪将应用于风云三号(03批)卫星上,探测要素及性能指标均大幅提高;背景预研项目新型探测仪将作为风云四号微波星的主载荷,填补当今世界在地球静止轨道微波遥感领域的空白;后续太赫兹探测仪等满足不同需求的新载荷都在朝着星载应用的方向努力前行。(完)

注:请在转载文章内容时务必注明出处!   编辑:郑莹莹

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