■本报记者　张晓鸣

昨天，风云四号卫星拍摄的云图正式发布。云图中，广阔海洋、多彩陆地、巍峨山脉，甚至细小河流都清晰可见。

此次发布的首批影像图和数据主要包括多通道扫描成像辐射计获取的图像、干涉式大气垂直探测仪获取的大气红外辐射光谱、闪电成像仪获取的闪电分布和强度信息、空间环境监测仪获取的空间效应及粒子探测信息。经过对首批获取的图像和数据初步分析，图像层次分明，云层和地表纹理丰富，风云四号的主要探测功能得到全面验证，综合探测能力达到国际领先水平。

怎样才能拍出美美的照片？　首先相机要好，高清单反最佳。不过，拍照可是一门技术活儿。在3.6万公里之外太空中的风云四号对地球拍照也一样。而且它悬浮在空中，没有“三脚架”，要在运转中拍出地球的高清美照，绝对不是一件容易的事儿。

所以，风云四号卫星总体研制单位———中国航天科技集团公司上海航天技术研究院在使用“超静音”新平台和国际先进的新载荷的同时，更有两项防抖神技加身：图像定位配准和微振动抑制。

为载荷装上“千里眼”

日常拍照，手中镜头一个微小的偏差不易被察觉。但在3.6万公里的高空，卫星载荷“镜头”稍微一丁点肉眼不能察觉的偏差，所观测到地面上的观测点可能就相差几十上百公里。比如，如果图像定位做不好，预报在上海浦东机场的降雨实际却下到上海虹桥机场了。也就是说，如果图像定位与配准做不好，就无法精确捕捉台风、沙尘暴等动态天气变化的信息。

这是一颗高精度定量遥感卫星，不能像我们平时用普通大面阵CCD相机拍照，只能用响应高度一致的小规模探测进行“拍照”。所以，悬浮在太空中的风云四号对地拍照，不是一次“啪”地拍出来的，而是载荷扫描机构带着反射镜把一个拍照的小视场像一把小刷子一样移动，用15分钟把整个地球一点点“刷”完，最后形成图片。“刷”的过程中，由于15分钟内卫星姿态、轨道和热变形的影响，“刷子”的路径可能会变歪，如果没有一定的修正技术，拍出来的图片就会不准确。在风云四号上这项修正技术就是图像定位与配准技术。

之前的方法是在地面进行图像处理，有一套复杂的图像重采样处理方法和流程。如风云二号就采用了地面处理方法，但那样做不但会增加地面的处理难度、降低效率，更主要的是可能带来图形信息的损失，降低探测数据的精度，专业上叫做“地面重采样会降低辐射精度”。而风云四号可以在卫星上直接完成这一校正。

“卫星图像定位与配准技术就是给载荷对地扫描的过程进行导航，好比我们日常开车用GPS导航，只不过一个是给车辆导航，另一个是给卫星载荷‘视线’导航。”风云四号图像定位与配准主任设计师吕旺用GPS导航类比图像导航配准的工作原理。一旦扫描路径偏离预期，系统会自动发现并校正，有效控制图像的位置偏差和抖动。风云四号的研制成功，标志着我国成为世界上继美国之后第二个掌握静止气象卫星图像定位与配准技术的国家。

风云四号从预研起就进行了图像定位与配准技术攻关。这是一项涉及多个学科的综合技术，研发过程中将有效载荷、卫星平台和地面应用三个环节有机联系在一起。

为了验证该项技术，上海航天技术研究院还自主研制了我国第一个能够承载5吨的三轴气浮台全物理仿真试验系统。2015年8月，风云四号完成了整星级图像定位与配准试验验证，在地面最大程度实现了对卫星在轨状态的模拟验证。补偿后卫星定位误差在几十个微弧，载荷对地成像定位误差从百公里级缩小到公里级。

让载荷坐上“软沙发”

风云四号的四个高分辨率载荷中，有一个能给大气做“CT”的干涉式大气垂直探测仪。干涉式大气垂直探测仪“娇贵”到什么程度？

“就如同豌豆公主隔着20层床垫和20床鸭绒被都能被一粒豌豆硌疼。”风云四号结构系统副主任设计师申军烽介绍，几乎是在卫星边上吹一口气形成的振动，就会诱发干涉仪动镜倾斜，导致分析光谱产生“鬼线”或者无法预知的谱线，这样扫描出的大气垂直结构CT图可能就会“鬼影重重”，好比手抖拍出来的照片模糊不清一样。

现在要把这“娇贵”的仪器搬到天上去，而卫星在轨运行过程中，每分钟几千转的飞轮、载荷探测机用的“压缩机”、扫描镜等活动部件都会产生振动干扰，微振动干扰问题十分突出。

由上海航天技术研究院509所副所长周徐斌带领的团队，查阅上千份文献，最后从唯一能获得的一张简图和一段语焉不详的话开始，理清了微振动问题的主要内容和技术难点，让载荷坐上超级“软沙发”的微振动隔振系统设计方案逐渐形成。

“软沙发”的想法很好，但要变成现实难度不小。它既要抗得住火箭发射过程大过载超重，又要满足在轨失重以及各种空间热、辐照等环境下的使用。为了把设计方案转化到工程应用，微振动团队解决了一系列工程难题，攻克了振源微振动控制技术，并发明了一个非线性变刚度阻尼缓冲装置，终于研制成功了适用于卫星的微振动隔振系统。

为了不影响研制进度，在专门的试验间没有完全建成的条件下，微振动研制团队每次做试验都选择在半夜，并且要清场，关闭空调，拔掉电话线，在静得让人发慌发困的环境中不停试验，他们不敢说话，甚至不敢随意走动，生怕自己一不小心成为意外的微振动源头，影响测试数据。

2014年8月，风云四号持续近一个月的整星级微振动试验圆满完成，微振动抑制效率达90%以上，完全满足设计指标要求，实现了上海航天技术研究院在微振动领域的突破。