11月13日,风云三号E星登上央视荧屏,观众在认识大名鼎鼎的“黎明星”的同时,也对国家卫星气象中心副主任、风云三号气象卫星工程地面系统总指挥张鹏的昵称“张三风”感到好奇。
自2013年立项,到今年7月5日成功进入预定轨道,风云三号E星让我国成为唯一同时拥有晨昏、上午、下午三条轨道气象卫星组网观测能力的国家。作为一颗“创新星”,有效载荷多、活动部件多、定量化要求高,在技术上实现多个“首次”。
地面系统团队的一群“张三风”,在2900多个日日夜夜里,完成世界一流的气象卫星地面系统工程,填补全球数值天气预报观测资料“最后一块拼图”……他们,在星辰大海中熠熠生辉。他们,是怎样的一群人?
“细节控”
太阳到底长啥样?9月2日,风云三号E星拍摄的太阳高清“大片”一经发布,便登上热搜。
中科院国家天文台怀柔太阳观测基地的副研究员宋永亮认为,首幅太阳图像价值和意义重大,“从太阳极紫外图像可清晰看到日冕各种结构,期待风云三号E星尽早释放优质观测数据,在提高国内空间天气监测能力同时,进一步推动我国太阳物理发展。”
高清的太阳图像,来之不易。
7月11号,太阳X射线极紫外成像仪X-EUVI按计划开机,成功获取太阳图像,每个人都兴奋不已。没过几天,主管资料处理的仪器负责人敦金平突然发现,图像质量不如开机时清晰。这是怎么回事?平素稳重的他第一次心乱如麻,立刻将情况报告总师胡秀清。
胡秀清迅速联系卫星和仪器研制单位,组成联合团队分析判断。有人想起之前卫星上一台红外仪器出现过类似情况,原因是卫星发射后产生挥发性气体附着在望远镜镜头,挥发气体有可能是水汽,或某种粘合剂挥发物。
各种解决方案相继落地,大家决定以“红外去污法”试一试!
7月24日,胡秀清率领团队对卫星注入指令,X-EUV太阳成像仪进入加电排气烘烤模式,启动去污状态。8月17日重新开机后,图像质量有所转好,证实判断方向准确。经过数次开关机,烘烤时间由15天逐渐降至2小时,图像质量也趋于平稳。
悬着的心终于放下,技术总结却一刻不松懈地进行:卫星进入轨道后,红外仪器需先进行有温度梯度地烘烤;未来可考虑在搭载的仪器上,设置少量细微排气孔……
“攻关狂”
11月4日,风云三号E星第三次对公众发布主题为“黎明星看地球”的观测图像,展示黎明和黄昏时段气象卫星从太空观测到的云图和城市灯光。
摄影爱好者都清楚,白天景象最易拍摄,夜晚微弱光源下的景象尽管难拍,通过三脚架稳定和延时拍照,也能获取高质量微光图片。但如果视场中总是一边太亮、另一边太暗,怎么拍?由于轨道特点,黎明星视场内的图像正是这样,且亮暗两侧能量差异可达7个量级,对整幅图的清晰成像带来极大挑战。
这一难题摆在副总师陈林面前,6年前的技术储备,派上了用场。微光团队组建于在轨测试伊始,先后攻克晨昏微光图像亮度一致性处理和城市灯光产品制作等难题。
仪器自7月9日起陆续开机,由于载荷采用新的多增益体制,拼接处形成条纹,严重影响图像质量。以徐寒列博士为首的预处理团队,经过反复升级、细化,迅速开发出微光通道辐射级图像匀化算法,并工程化上线,保障了后续产品试生产。
明暗归一化处理的另一个关键点,是用月亮建立暗区的辐射基准。团队自2015年起在北京、丽江试点开展中国首个对月辐射定标观测试验,记录月相、天平动与辐射的变化规律,建立起具有自主知识产权的月球辐照度模型。通过对晨昏数据建模,对不同能量等级的动态增益进行细致调整,终于完成晨昏微光图像亮度一致性处理。
但新的问题出现了,暗区出现杂散光,且没有任何经验可以参考,怎么办?好在这个团队,人人都是“攻关狂”,敢在无人或者少有人行走的领域,做出从无到有的突破。
城市灯光产品责任人于天雷吃透技术,拿数据说话,细致研究了几百张图,发现了杂散光可能和观测角的规律特征有关,通过数学建模、火点、闪电识别去除、城市灯光动态增强等一系列技术处理,终于获得绚丽的黎明时刻城市灯光图像。
城市灯光反映一个城市的空间结构,也间接反映城市经济、人口情况,广泛应用于社会经济指标,如碳排放、电力评估,也被用来评估城市住房、居住等情况,对城市规划、人口政策有非常重要的参考价值。
将“不可能”变为“现实”,得益于团队前瞻性预研,也得益于联合作战和科学把控。
“造梦者”
这支团队是一群“造梦者”,大胆创新,实现从无到有,从试验到业务,从跟跑到并跑到部分领跑的跨越。
张鹏与风云气象卫星同龄,对气象卫星事业有着别样的情怀。谈到昵称“张三风”,他笑着解释:“其实,这代表了风云三号整个团队。‘Feng’有三解,一是风云卫星的‘风’,二是做不出来急、又爱又恨的发‘疯’,三是封闭的‘封’,以期不被干扰。”
当年,大家用“发疯”要求航天人达到设计指标,也发疯似地逼自己把地面系统和应用搞出国际水平。2007年风云三号A星发射前,为了开发算法,中国气象局时任副局长张文建把大家封闭在北京郊区,两周回一次家。有人调侃说:“幼儿园全托一周让回一次家,咱们这是‘全全托’!”
很多沿着卫星气象事业征途走来的人,谈及体会都引用当年的一句励志壮语:“比‘一不怕苦,二不怕死’更牛的,是‘一怕不苦,二怕不死’!”大家认为,正是凭借“三Feng”精神,才有了今天的风云气象卫星。
在这个团队,每个人对“三Feng”精神有着别样的理解和践行。
胡秀清浸润着深厚的“三Feng”文化,从一名仪器负责人成长为第三任总师,拳拳之心、爱国之情溢于言表。每个人都知道,胡秀清精通卫星搭载的每台仪器的“秉性”,但很多人不知道,他身上有4颗术后钢钉,每周必须去医院“打卡”监测。
“每个人都不能掉链子,不能有短板,不能讲得失。”陈林密集地说了“三个不”。
从预演阶段用代理数据校准形成原型系统,到应用系统全流称模拟,再到几近战时状态的测试,大量默默无闻奋战在一线的科技工作者,在深夜的计算机房,在卫星发射的最前线,团结奋战、殚精竭虑,迎来气象卫星的稳定运行和不断跨越。
“做一颗忠诚于气象事业的卫星,给国家建设带来更多荣光和力量。”这个信念令一代代“张三风”带着中国加速度,追梦不已。