作者:任远 高雅丽 黄辛 来源:中国科学报 发布时间:2018/3/5 10:02:24
选择字号:
大气探测的二十年“风云”路
新一代星载高精度大气探测光学载荷技术研究集体

 团队科研人员在工作

在过去的岁月里,一支研究团队围绕我国大气探测战略需求,瞄准国际上空间遥感技术竞争的制高点,突破了高精度三维光学探测诸多关键技术,为第二代静止轨道、第二代极轨气象卫星研发了采用完全中国技术的气象探测光学主载荷,建立了我国气象卫星光学载荷技术体系。

■通讯员 任远 本报见习记者 高雅丽 记者 黄辛

1月23日,中科院2017年度杰出科技成就奖在京揭晓。中科院上海技术物理研究所副所长、中科院红外探测与成像技术重点实验室主任丁雷代表“新一代星载高精度大气探测光学载荷技术研究集体”,从中国科学院院长白春礼手中接过荣誉奖杯。

为我国气象卫星研制先进的光学载荷,是这个团队的看家本领。在过去的岁月里,该研究团队围绕我国大气探测战略需求,瞄准国际上空间遥感技术竞争的制高点,突破了高精度三维光学探测诸多关键技术,为第二代静止轨道、第二代极轨气象卫星研发了采用完全中国技术的气象探测光学主载荷,建立了我国气象卫星光学载荷技术体系。

奋发图强,实现国际领跑

因为团队的研究成果,使我国在美国、欧盟之后,拥有了完整的气象卫星探测体系和能力,国际气象卫星领域开始形成三足鼎立的局面。

丁雷对《中国科学报》记者说:“获得中科院杰出成就奖不仅是对我们过去科研成果的最高奖赏,也意味着一条更为艰辛的科研之路将永无止境。”

实现干涉式探测仪在36000公里轨道上的成功在轨应用是遥感领域光谱技术的一场革命。2016年,研究团队经过15年的努力,发展并应用中国特色方案,研制了世界上首台光谱分辨率达到0.625波数的干涉式大气垂直探测仪,成功应用在“风云四号”A星上。

丁雷就此表示:“这使得对冷空气下沉、流动并带动热空气抬升的大气流动过程探测,实现了从理论推测向实际观测的转变。”我国因而率先在国际上实现了高时效的高精度高光谱大气垂直探测,填补了静止轨道三维精细遥感的空白,实现国际领跑。

蓄力创新,促成弯道超车

这场技术赛跑的弯道超车来之不易。

1997年,中科院院士、中科院上海技术物理研究所研究员匡定波就提出,应该发展干涉式大气垂直探测仪。这种利用傅立叶变换原理的探测仪,可以为大气做“超级CT”——把大气从地面开始“切片”,测出每一层的温度、湿度等数值,为灾害性天气监视和大气化学成分探测服务。

这是一块“难啃的硬骨头”。美国自2006年由于技术和经费原因搁置了研发静止轨道干涉式大气垂直探测仪的上星计划;欧洲计划的第三代静止轨道气象卫星原计划2014年发射,后又延期至2020年。

2005年底,“风云四号”卫星“干涉式大气垂直探测仪”首席科学家华建文带领团队调出了红外干涉信号,完成了原理样机研制,关键技术实现重大突破。他反复与气象局联系沟通,说明美国的主要问题是财政而非技术,“尽管这块骨头很难啃,但只要把仪器送上天,就是迈出成功的第一步”。华建文说。

国际同行公认,探测仪“切片数”1000,是探测质量的分水岭。“我们非但要做,而且把目标定在了1500层,这几乎是一个梦想数值。”丁雷说,既然要啃硬骨头,就挑最难的尝试。当中国的大气探测仪开始提供全球独家数据时,美国的研发队伍尚未重新聚集,欧洲的仪器升空时间也一改再改。成为本领域的翘楚并引来国际同行主动索要数据,丁雷说“这种感觉挺好的”。

坚守初心,凝聚团队英才

为第二代极轨卫星“风云三号”D星配置新升级的中分率光谱成像仪,是这个团队另一项引以为傲的成绩。

研究团队在高灵敏度探测、全谱段星上实时定标提高定量化性能、多光路低温光校等技术上实现了新的创新和进步。仪器可以通过250米可见光近红外通道,每日无缝隙获取全球真彩色遥感图像,并成为了世界上首台可获取全球250米分辨率长波红外分裂窗区资料的成像仪器。这样的技术提升可以实现云、气溶胶、水汽、陆地表面特性、海洋水色等大气、陆地、海洋参量的高精度定量反演,为精确解开中长期“天气方程”提供独家中国数据。

在项目预先研究时期,团队主要负责人的平均年龄仅30岁。20年过去,所有核心岗位设计师仍坚守着“用最好的科技成果为国家需求服务”的初心。回顾20年风云路,丁雷认为,是研究所的信任给了“初生牛犊”们无穷的干劲。

2002年,“风云三号”卫星立项的时候,所有的要求都瞄准全球最先进的指标。当时,美国卫星250米分辨率的指标使得卫星能看到洪水把堤坝淹没的整个情况,但“风云一号”却看不清。于是,“风云三号”A星瞄准美国成像仪2个250分辨率通道的指标,提高到中分辨率光谱成像仪需要具备3个250米分辨率通道的指标。

在旷日持久的技术攻关中,为了赶上国际最高技术水准,每个方案被推翻三四次是常事,甚至整套设计方案被推倒重来。为了按进度完成任务,团队中的每个人几乎都在实验室备了折叠椅和被子。尤其当技术上有了较大的创新,需要做更多试验来确认验证产品可靠性的时候。

而今,升空仅4个月余的“风云三号”D星中分率光谱成像仪,已开始源源不断回传高质量数据。8K高清真彩色地球影像,还原了一个最“真实”的地球。相机空间分辨率250米,幅宽超过2800公里,每天都能将全球“扫”2遍。

当技术走到世界前沿,研制新仪器时很难有现成文献、先例可以参考。团队成员之一、核心岗位主任设计师钮新华说:“研发是一个探索、创造、验证,成功之后进一步发现问题,然后再去探索的过程。每一刻都是新鲜的。”

而吸引年轻人愿意为科技创新坚守和奋斗的,还有价值观和氛围。“这里敬重的是能力,看你有没有本事解决技术问题。我认同这样的价值观,我愿意在这里。”年轻的团队成员沈霞研究员给出了答案。

《中国科学报》 (2018-03-05 第6版 院所)
 
 打印  发E-mail给: 
    
 
以下评论只代表网友个人观点,不代表科学网观点。 

目前已有0条评论
相关新闻 相关论文

图片新闻
窥探海洋微生物的世界 中山大学超构表面图像显示研究获重要进展
失重或让宇航员血液倒流 中国科学家首次提出铁蛋白药物载体
>>更多
 
一周新闻排行 一周新闻评论排行
 
编辑部推荐博文
 
论坛推荐