微信換“頭像”的背后 是科學家15年的努力通信
9月25日至9月28日期間，用戶在微信啟動時，可以欣賞到由我國新一代靜止軌道氣象衛星“風云四號”從太空拍攝的祖國全景。
9月25日至9月28日期間，用戶在微信啟動時，可以欣賞到由我國新一代靜止軌道氣象衛星“風云四號”從太空拍攝的祖國全景。這也是6年來微信啟動頁面首次發生變化，啟動頁背景中的地球圖片由非洲大陸上空視角，變化為了我們的祖國上空。在這背后，是科研人員15年的堅持與付出。科學家說，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！
太空中，剛從太陽的炙烤中鉆入地影，去年年底發射上天的風云四號靜止軌道氣象衛星上，兩臺完成代際技術跨越的儀器――新一代掃描成像輻射計、干涉式大氣垂直探測儀，經受住了太空中巨大溫差變化的殘酷考驗，源源不斷地下傳遙感數據。
地面上，他們的研制者――中國科學院上海技術物理研究所風四載荷團隊的科學家們，長長松了口氣。15年的堅持與付出。首席科學家華建文說，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！
離地面3.6萬公里的地球靜止軌道上，這對嶄新的“中華慧眼”正傳回大量“中國數據”。其中部分數據是國際氣象界迫切期望使用的，除了中國的風云四號氣象衛星，目前沒有任何一顆在軌衛星能夠提供。
當別人放棄時，我們堅持
“沒有輻射計，就不是風四；沒有探測儀，就不是中國的風四?！鄙虾＜嘉锼彼L、探測儀主任設計師丁雷這句話所指的，是十幾年前，中科院院士匡定波力排眾議，支持研制干涉式大氣垂直探測儀的魄力。
1997年風云二號衛星剛上天，下一代風云衛星就已開始規劃。匡定波提出，應該發展干涉式大氣垂直探測儀。這種利用傅立葉變換原理的探測儀，可以為大氣做“超級CT”――把大氣從地面開始“切片”，將100公里大氣切成上千層，測出每一層的溫度、濕度等數值，為災害性天氣監視和大氣化學成分探測服務。
“比如青藏高原的冷空氣下沉，并流向東部，抬升那里的熱空氣。這個變化過程原來主要是理論推測，沒有實際觀測到過?！倍±渍f，而探測儀獲得的數據可能讓人類首次真切“看”到這個過程。
這是遙感領域紅外光譜技術的一場革命。早先，美國、歐洲都在朝這個方向努力，但到2006年，由于技術難度過大、所需經費太多，美國放棄了，歐洲也大幅調整了計劃。
中國要不要繼續？
2001年回國來到技物所的華建文，在2005年底已帶領團隊調出了紅外干涉信號，原理樣機初步成功。匡定波說：“盡管這塊骨頭很難啃，但只要把儀器送上天，就是邁出成功的第一步?！?/p>
國際同行公認，探測儀“切片數”達到1000，是衡量探測質量的分水嶺?！拔覀兎堑觯野涯繕硕ㄔ诹?500層，這幾乎是一個夢想數值?！倍±渍f，既然要啃硬骨頭，就挑最難的嘗試。
如今，當中國的探測儀開始提供全球獨家的數據時，美國的研發隊伍尚未重新聚集，歐洲的儀器還要等到2022年才能發射升空。
“當別人放棄時，我們堅持；做成功了，就領先世界?！比A建文說，過去中國向國外衛星要數據，現在是國際氣象界迫切需要中國的衛星數據了。
為一顆星做一輩子，我愿意
光譜通道從5個拓展到14個；可見光空間分辨率從1.25千米提高到500米；地球全圓盤成像時間從30分鐘提高到15分鐘，未來還可繼續提高到5分鐘以內……隨風云四號上天的掃描輻射計，與風云二號上的儀器相比，實現了技術的代際跨越。
成像輻射計的掃描機構瞄準拍攝點的精度有多高？主任設計師王淦泉說，相隔一個足球場的距離，在一邊放上成排的1萬枚針孔僅0.04平方毫米的細針，在另一邊用掃描機構的鏡子反射激光穿過小孔，可以準確穿過9997個。
為了精確評價掃描鏡的這個精度指標，王淦泉整整想了12年。無法檢測校準，又怎知儀器是否達標？2014年的一天，他偶然看到資料，有一種設備可以達到在千分之一秒內測出0.1角秒的誤差。可國內只有一兩家單位可能具備這種技術，但精度能否滿足掃描鏡的測試需求，卻是未知。
他花了一年多時間，往返于北京、西安等地，不斷與相關科研人員溝通，促成對設備的改進，終于做出了可以檢測掃描鏡動態精度檢測的儀器。
面對這么多從未挑戰過的技術難關，漫長的研發周期考驗著科研人員的定性。一般衛星的研發周期是4-6年，但具備高精度定量應用特征的氣象衛星的研發周期卻長達十幾年。一代氣象衛星往往要先后發射好幾顆，從第一顆到最后一顆上天，又有好幾年，再加上在軌運行的維護任務―――這輩子真的就只夠做這一批星了。
項目推進困難重重，團隊里的年輕人來了又走了，卻仍有不少人一直堅持著。探測儀團隊的“元老”之一王占虎動過離開的念頭，甚至還去應聘新工作，可想到做夢都想調出的第一束紅外干涉信號，最后一刻還是留了下來?！叭ツ晏綔y儀隨風四升空，從此感覺天空中多了一個親戚?！彼f，“為一顆星做一輩子，我愿意?！?/p>
衛星載荷帶民企一起“上天”
航天器能做多好，取決于一個國家的工業基礎。即使科學家能夠設計出最新的載荷，如果關鍵器件沒有廠家能夠加工，仍舊是畫餅。
項目開始之初，研發團隊就飽嘗此中艱辛。根據設計要求，載荷中需要一些激光器、分光計，當時國內找不到這些器件，他們發出100多封郵件，全球尋找這些產品。可是，當外方了解到具體參數后，就回絕了技術合作的要求，或者以沒有“銷售許可證”為由，不愿賣產品。
自己設計，自己研制，他們開始在國內尋找合作企業。有一種名叫鋁基碳化硅的材料，跟鋁一樣輕，熱脹冷縮形變又小，導熱性能還特別好，但比鋁硬3倍，非常適合做風云四號這種熱環境復雜、輕量化程度要求高的衛星載荷的結構件?？捎捎诩庸だщy，一直沒用上。
2009年，國內終于有企業能夠加工這種材料。他們馬上找到這家企業，和它一起改進技術，最終研制出了國內首套鋁基碳化硅掃描機構框架，并成功應用在兩臺載荷中?，F在，這個行業已面對國內廣泛的應用。
感應同步器中的碼盤是關鍵部件，掃描儀和探測儀能夠實現高精度“指哪打哪”，它起著舉足輕重的作用。達到航天要求的產品，國際上也只有一兩家能做，一聽說產品精度這么高，他們都一口回絕。
最后，科研人員輾轉在常熟找到了一家民營企業。這家廠的主人，退休前是昆明機械廠的總工程師，曾參與過國家組織的相關產品的研發。不過，這家民企研制航天高可靠產品的經驗不足。研制人員幾乎手把手幫著解決可靠性問題，最終研制出了滿足航天要求的國內最高精度的感應同步器。
碳纖維編織材料、特種檢測設備、長壽命高性能潤滑脂……15年，風四團隊通過項目，帶動了多家民營企業技術升級?！氨M管民企沒有航天產品的管理體系，質量跟蹤非常累?！比A建文說，“但看到自己的技術和業務引導，讓這些行業得到改變，這種成就與滿足感，不亞于衛星上天?！?/p>
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