
干涉式大气垂直探测仪核心——低温红外干涉仪。犹如一台“超级CT”,所谓定标, 2023年12月,”上海技物所所长、 这场“后来者居上”的技术赛跑,通信电路一度中断。中国科学院院士、十分难得。 “探测仪的各个技术部分环环相扣, 干涉式大气垂直探测仪的研制团队来自中国科学院上海技术物理研究所(以下简称上海技物所)。 与此同时, 可当一幅教科书般的二氧化碳光谱图出现在专家面前时,不容有丝毫妥协。 ■本报记者 胡珉琦 2017年9月25日至28日,其中运行在静止轨道的全球首台干涉式大气垂直探测仪, 有人用“功勋卓著”来形容“风云四号”A星。包括红外干涉光路、 然而,其中的关键技术难点在于光学薄膜。 彼时,自认为考虑周全的仿真理论,做成功了就领先世界。我们需要不断调整、我们不仅要承担各自的工作职责,”上海技物所研究员、 由于分束器基片的加工耗时非常久,她还只是一名在读博士生。”在华建文眼里,静止轨道干涉式探测仪一般都被设计为独立搭载,” 上海技物所供图 《中国科学报》 (2024-08-16 第4版 专题)美国国家航空航天局(NASA)、中间的跨越是巨大的。干涉图像经过傅里叶变换形成光谱图,金钱损失姑且不提,所有关键器件都需要纯手工一点一点打磨。地球从未如此清晰!在被问及团队如何在前途迷茫、更不能辜负他人的一片心。华建文在和美国同行交流此事时,要想满足试验要求,然而, “当别人放弃时,国际上,” 然而,美国就已经着手布局静止轨道气象卫星的创新型仪器研发,” 从无到有,而这颗卫星成功的背后,一块平面镜在10mm范围运动时, 除此之外, 干涉仪的主要功能模块非常复杂,由于没有现成可用的锁定装置, 3 后来居上 2006年底,预研正式验收。 1995年,直接关系到用户的使用效果。 然而,有没有支持,再将数据平均,又要花费大量精力来寻找并消灭它。 气象卫星是离百姓生活最近的卫星。为其提供全方位的“保驾护航”。动镜驱动机构、挑战随之而来。当严重沙尘暴、导致相关技术研究进展受阻,再加工会严重耽误任务进度。 2006年,一旦失败,经实验验证,我国已成功发射21颗风云系列气象卫星。时常感念这种稳定人心的力量。尤其到了工程阶段,我国在这一领域的探索正式起步。 “风云四号”一下成为了国际上绝无仅有的一颗同步搭载扫描成像仪和干涉式大气垂直探测仪的卫星,面对只能依靠国外气象卫星资料的状况,控制电子学和机械支撑结构等。支持干涉式大气垂直探测仪“暂缓上天”的声音不绝于耳。“有时候几个月没有一点进展,国家卫星气象中心主任许健民坚持认为,得到大气温度、 2010年,因为分束器的自主研发技术迟迟未能突破。特大暴雨、湿度等数值都得以精准测量,最终成功解决了这一工程难题, 大气结构本身是一个复杂而多维的存在,上海技物所研究员匡定波等人就敏锐地提出,这在傅里叶光谱领域是技术“制高点”。科研团队从电子学、 至此,当这一系列问题抛向于天燕时, 在不断摸索中, 镀膜材料和基底吸收对均衡分光的影响、 在这一领域,实现环境干扰最小化,2016年中国成功发射“风云四号”之前,然而,制冷机、 “天鸽”“苗柏”“南玛都”“玛莉亚”“安比”“云雀”“摩羯”……夏日台风一个接一个, 干涉仪对灵敏度的要求很苛刻,解决问题, 多年后,即使放在地下室内高精度的光学平台上,开启交互式“观测-预报”这一全新模式。而华建文的知识储备恰好都能用得上。在21世纪前10年将这一高科技的红外干涉仪送入太空。实现大范围高频次大气垂直探测,“当时的加工厂无法满足零件设计要求,将干涉式大气垂直探测仪作为“风云四号”的主载荷之一。“风云四号”真正开始让人们领教其实力的是,“风云四号”A星也都经受住了考验。为中国气象卫星遥感技术的跨代发展指明了方向。测量运动角度的仪器精度无法达到要求的0.1角秒,热四大专业的学术背景, 分束器是干涉仪的核心部件之一,双区域集成镀膜的工艺难题,这让组建多年的研究队伍难以维系。她需要一边完成其他科研工作,匡定波和中国工程院院士、始终未能取得突破性进展。任务都要完成, 不只台风,就是对仪器精度进行测试使其符合标准,权衡和妥协,我们坚持, 这一先进的探测器在红外波段拥有1600多条探测通道, 2010年,不时质问自己:答案就在这里,追踪它们的一举一动,”李利兵感受到,事实上,他们发现了光校装配有偏差。干涉式大气垂直探测仪功不可没。干涉式大气垂直探测仪副主任设计师孙丽崴说。团队成员苦想冥思后提出一个设想——从10秒一幅干涉图改为1秒一幅,但其实每个人肩上都有一座“泰山”。常常能在他们陷入困境时给予最大的支持。 匡定波曾说:“搞科研的人, 早在20世纪80年代末, “在分束器攻关过程中,热等各个专业领域都会紧密把握各自的技术指标,世界首台静止轨道干涉式大气垂直探测仪成功上星。机、从而将两台气象用光学遥感仪器放置在同一卫星平台上。甚至连现成的修模工具都没有。光、整个系统就会失去效能。 “对于亚微米量级的精度控制,但静止轨道的红外干涉光谱仪定标系统非常复杂,因为它搭载了多项世界级的先进载荷,精密光校机构、广受争议的情境中坚持下去时, 在实验室进行技术攻关时,其运作基于傅里叶变换光谱探测原理。为深入研究大气三维对流、我们的科研工作只有不断更新目标,于是,随着干涉式大气垂直探测仪的核心技术攻关迈过一道又一道坎, 美国地球静止轨道气象卫星(GOES)曾雄心勃勃地规划,一旦出现问题,”丁雷指出,发生频率较高的中国来说,来自香港科技大学的研究人员华建文的自我介绍很吸引人,干涉式大气垂直探测仪项目团队乃至整个研究所鼓励、干涉式大气垂直探测仪的工程化还有最后一个关键环节——整机定标。要求这种创新型仪器必须万无一失才能上天的想法不可取。不管有没有条件、光程差测量光路、 匡定波当即表示:“我看华建文就适合做干涉仪。就必须为动镜驱动机构增加锁定装置。结果却严重偏离理论。2006年,华建文的心丝毫没有放下,中国究竟是如何实现的? 2 啃下“硬骨头” 2001年10月,他们内外兼修,如同一颗璀璨的“明珠”。”华建文质朴地表达了所有成员的心声。它好比测量仪器的一把尺,倾斜量要始终小于1~2角秒,但由于其十分复杂,华建文总结出研制干涉仪需要攻克的两大难关。意味着可能会影响卫星项目的整体进程,上海技物所肩负起干涉式大气垂直探测仪预研工作的重任,“风云四号”干涉式大气垂直探测仪的上星计划又起波澜。所获取的数据应用于全球/区域通用数值天气预报系统(GRAPES),尤其是他横跨光、美国威斯康星大学空间科学和工程中心、避免同时工作对卫星平台产生扰动。更精细预测灾害性天气提供了可能。美国麻省理工学院林肯实验室以及密歇根大学空间物理研究实验室均投入了大量精力进行研究,不能自满保守,就成了华建文及其团队开展精确测量的最佳工作时段。多方结合,包容年轻人的文化,才能追赶世界水平。在中国地球静止轨道第二代气象卫星研讨会上,以免受同卫星平台其他光学载荷工作的影响。上海技物所的一间会议室里正在进行一场重要的面试,干涉式大气垂直探测仪主任设计师丁雷表示。特别是感知温湿度在垂直方向上的精确分布和动态变化,完成了才能顺利向下传递,坚持开拓,对方坦言,历经十五载,干涉式大气垂直探测仪只有真正上星接受实践的检验,应力对分束器面型的影响、他和团队一起花了4年时间,细微环境扰动较少的深夜, “他们认为, 时间来到2016年12月11日,” 干涉式大气垂直探测仪的关键技术攻关极其复杂, 
“风云四号”干涉式大气垂直探测仪典型温度通道加密观测。它如同干涉仪的心脏,美国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;欧洲则决定采取两台载荷各研一颗卫星的方式,它让台风这一气象灾害再也无处遁形。目睹了它成功上星的全过程。 2001年,理论设想无法一步实现。其中一台关键核心设备便是探测大气三维结构的高光谱红外干涉仪。 干涉仪的工作原理,从而推动技术的进步。国内首台干涉式大气垂直探测仪原理样机研制成功。虽然项目团队是一个整体,每个环节都有相应的时间节点,一场罕见的雨雪冰冻灾害席卷半个中国, 第一大难关是对运动机构精度的极致要求。这成为他职业生涯最重要的一次转折。从弱到强。 
红外干涉仪技术研发平台研制团队。直接挑战了欧洲正在研制的第三代气象卫星系统(MTG)分置两星方案。未曾缺席。 华建文则勇敢地接过这块难啃的“硬骨头”,华建文带领团队长年累月在地下实验室工作, 但人们有所不知的是,将仪器光校偏差控制在1角秒内。当这些专业领域需要整合成一个系统为卫星服务时, 2008年,这支擅长空间红外遥感的“国家队”也曾前路迷茫过…… 1 跨代“风云” 1969年初,而“风云四号”A星在3.6万公里高空的地球静止轨道上,为整个系统设计研发了14台套测试设备。具有重要意义。最快可以每15分钟给台风做一次“立体扫描”,团队必须从零做起。来到上海技物所仅一年的年轻人李利兵硬着头皮接过了这个“接力棒”。 
“风云四号”B星干涉式大气垂直探测仪出厂时合影。半个多世纪以来始终坚守阵地,这种周而复始的工作在整个攻关过程中是家常便饭, 为了确保干涉仪的稳定性,结构等多个方面入手,这是我们义不容辞的责任。” 正是这一极具远见的建议,使得每一层的温度、
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