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分辨率 不是簡單復制A星，風云四號B星有三大技術突破

新京報訊（采訪人員 李玉坤）6月3日，由中國航天科技集團八院抓總研制的風云四號B星在西昌衛星發射中心成功發射。
風云四號B星是我國第二代靜止軌道氣象衛星風云四號光學系列的第2顆衛星，也是該系列的第1顆業務衛星，在繼承A星綜合探測能力優勢的基礎上，風云四號B星的觀測能力將進一步升級。
新裝載的快速成像儀，最高可見光分辨率250米，相比A星的成像儀提升1倍；提高后的輻射成像儀、干涉式紅外探測儀等載荷的空間分辨率、探測靈敏度和探測精度，使B星可在36000千米距離精確感知到地球大氣0.05攝氏度的溫度變化，其探測結果與真實值偏差小于0.5攝氏度。
分辨率 不是簡單復制A星，風云四號B星有三大技術突破
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6月3日0時17分，我國在西昌衛星發射中心用長征三號乙運載火箭，成功發射風云四號B星，衛星順利進入預定軌道。郭文彬 攝
一場沙塵對B星提出新要求
2017年5月，我國北方出現了當年最強沙塵天氣過程。“如何才能最快地利用氣象衛星監測短時臨近極端天氣？”這對中國航天科技集團八院風云四號研制團隊提出了新要求。
按照傳統，衛星論證、立項、研制至少需要十余年時間，顯然不是最優解，任務壓到風云四號B星身上。
2016年12月11日，風云四號A星發射入軌。作為科學試驗衛星，A星原本的職責是用于驗證靜止氣象衛星的最新在軌技術，由于在軌表現良好，于2018年5月由科研試驗直接投入業務使用。A星投入業務使用，一方面為B星設計更改爭取了寶貴時間，另一方面，也給B星的研制工作帶來了巨大壓力——作為我國靜止氣象觀測主業務所急需的，B星需要盡快發射并應用。
想要實現新目標就要增添“新武器”，“快速成像儀”是B星最新的“殺手锏”。但是增加新載荷，還是個一百多公斤的“胖家伙”，衛星總體方案必須重新設計，衛星構型布局、供配電、熱控、結構、電纜網、數傳、動力學等方面均要做出改變。
“作為衛星總體，我們的首要目的是達到系統最優，而不是選擇一個相對更改較少的方案，既然決定了要上快速成像儀，就要給出一份最好的總體方案，絕不能在A星的基礎上將就著改。”航天八院風云四號總設計師董瑤海說。
為了解決快速成像儀帶來的急速增加的數據量實時下傳的問題，B星還要增加新的數據傳輸通道。數據傳輸分系統主任設計師楊炳軻帶領團隊采用在衛星側板展開的方案，展開軸由傳統的三軸變為兩軸，簡單可靠，并根據靜止軌道陽光照射的特點設計了特殊的遮光裝置，防止活動部件的局部高溫，讓風云四號B星高速數據傳輸變為可能。
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研制中的風云四號B星。航天科技集團八院供圖
定標試驗：四萬公里高空測地球體溫控制溫差
風云四號B星大氣垂直探測儀采用干涉式光路探測垂直方向的大氣溫度濕度廓線，地面定標精度要求1.5K（開爾文，溫度單位），相當于在四萬公里高空為地球測量體溫，但溫差不能超過1.5℃。A星的實際數據與定標數據仍存在微小的差異，為進一步提高地面定標準確性，研制團隊對A星定標方案進行優化提升，充分校驗定標數據，全面摸清載荷光學性能。
作為載荷之一的探測儀譜段覆蓋范圍寬、探測精度高，對污染物及干擾信號極其敏感。試驗前，試驗隊員對兩個“致敏”因素——污染物和干擾信號進行逐一試驗，各個攻破。進罐前，為避免污染物影響，大家采用窮舉法，將罐內工裝、設備、定標器、定標車等涉及的約10余種材料分析窮舉，耗時40天通過4次試驗對可能引起污染的因素逐一進行分析、檢測、追溯、排除，確保所有器件本身潔凈后再入罐試驗，杜絕一切污染可能。
關罐前，為保證信號質量，對探測儀再次進行全系統電測，發現了非常微弱的干擾信號。雖然分析認為不會影響試驗，但是技術人員還是通過4個晝夜的連續奮戰終使干擾信號徹底消除。
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研制中的風云四號B星。航天科技集團八院供圖
突破1：高頻成像
百萬平方公里區域1分鐘級連續觀測成像
采訪人員從航天八院了解到，為進一步提高我國及周邊熱點區域氣象資料獲取的時效性、增強我國對中小尺度和災害性天氣系統的監測能力，風云四號B星在研制之初就瞄準“更高時空分辨率、更高探測靈敏度、更高定量化精度”的設計目標。
此次B星最新裝載的快速成像儀通過長線列探測器、離軸三反光學系統結合二維靈活掃描成像，成功實現區域高時間分辨率和高空間分辨率監測能力。結合先進的靜止軌道輻射成像儀，B星在A星每5分鐘對我國及周邊區域成像1次的基礎上，將實現百萬平方公里區域1分鐘級連續觀測成像，可為臺風、短時強降水、強對流等短時極端天氣提供小于1分鐘間隔的區域高分辨率晝夜連續監測數據，以及實現30秒一次臺風暴雨等中尺度災害天氣的連續靈活觀測。

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