作者：龚惠兴

　今年是中国共产党成立90周年，举国欢庆，庆祝中国人民在党的领导之下改变了自鸦片战争以来，受人欺负、盘穷落后的面貌，国家统一稳定，人民生活显著提高，去年中国GDP超过日本，一跃成为在世界经济、政治、军事有重要影响的大国。改革开放的30年是自1840年鸦片战争以来的170年中，国家最稳定，人民生活最好的30年。我认为：中国之所以能取得如此巨大的成就，关键是有了中国共产党坚强有力的领导。

　　一、不断进取，提高研制水平，勇攀世界高峰

　　1960年4月1日，美国发射了世界上第一颗实验气象卫星，1966年2月起发射ESSA系列，气象卫星进入业务应用，60年代末，我国开始接收美国气象卫星免费发送的过境实时气象观测资料，在我国的台风和寒潮等灾害性天气预报中发挥了重要作用。1969年1月29日周恩来总理指示：“我们也要搞自己的气象卫星”。1970年2月中央明确由上海市承担该卫星的研制任务。1971年上海市向上海技物所下达气象卫星红外扫描辐射计及红外分光辐射计的研制任务，技物所的气象卫星遥感仪器研究工作正式开始。

　　风云一号气象卫星的第一台遥感仪器样机——48转/分扫描辐射计的研制始于1974年，只有可见光和热红外两个探测通道，红外通道使用的是热敏电阻探测器，仪器的性能受到制约，900公里轨道高度的地面分辨率，可见光8公里，红外8公里。总体上只相当于美国1970年ITOS业务气象卫星的扫描辐射计水平。

　　1977年国防科工委在上海召开风云气象卫星第一次大总体会议，当时就卫星遥感仪器上48转/分，还是120转/分扫描辐射计有争论，使用部门主张用低指标的48转/分，上海技术物理所作为研制部门给自己加压，主张上高指标的120转/分扫描辐射计，会议最终采纳了技物所的意见，决定我国第一颗气象卫星遥感仪器采用120转/分扫描辐射计的方案。技物所之所以敢于这样做，是因为汤定元先生部署、方家熊领导的工作温度77K的碲镉汞红外探测器的研制取得了重要进展，探测器制冷所需的辐射制冷器也由匡定波先生及早部署研制并经进行了初步试验。

　　我们用了不到两年时间研制了二台120转/分扫描辐射计样机，并于1979年9月在江湾机场进行了航空校飞，证实了扫描辐射计无论在白天的夜晚均对云、陆地和水体目标有良好的观测能力。当时，为了克服因飞机的速高比比卫星高3倍，会引起航空校飞漏扫使图像质量下降的问题，我们除设置了正常的120转/分的扫描速率，还设置了400转/分扫描速率工作模式，试验结果为，红外通道的探测灵敏度达到0.09K，可以清楚看到夜间长江中流水的水线。红外通道灵敏度的大幅提高，得益于碲镉汞探测器灵敏度的迅速提高，其探测率从1978年初的5×108，1979年迅速提高到5×109。当时我们就想，有了探测灵敏度的余量，如果再把光学口径从120毫米扩大到200毫米，就能够研制与美国1978年刚上天工作的第三代业务气象卫星TIROS-N上的甚高分辨率扫描辐射计主要性能相当的仪器，即扫描速率360转/分，地面分辨率1.1公里的扫描辐射计，即把图像的地面分辨率再提高3倍，进一步缩小我国气象卫星与美国的差距，达到世界先进水平。

　　但是要研制这种仪器还必需解决图像信号体制问题，即从原来的模拟信号传送发展到数字传送，并实现星上的图像信号实时几何畸变校正和降低输出信号速率3倍的实时缓冲处理。实现图像信息体制从模拟到数字的跨越，首先碰到的是转换速率50Kc的A/D转换器，当时国内没有生产，怎么办？我们自己研制。我们根据逐次比较的原理，经过2个月的日夜摸索，硬是用运算放大器和移位寄存器做出了速率达50Kc的A/D转换器。不久我们请鲍城志先生从美国带回了1K×8的移位寄存器。1981年底，我们向上级报告了研制360转/分扫描辐射计的设想，在1982年的大总体会议上得到了肯定。为了适应星上主要载荷扫描辐射计的状态变化，卫星新增了2台1700MHz高分辨率数字云图发射机，扩大了太阳电池板面积，调整了结构布局，卫星重量由原来的650公斤增加到950公斤。

　　1985年，我们又主动提出，在扫描辐射计上再增加两个海洋观测通道，形成了与美国气象卫星同样的5个探测通道、有星上实时几何畸变校正和速率缓冲功能，图像信号数字编码输出，格式与美国卫星相同，我国和世界各国已建立的极轨气象卫星地面站可兼容接收，具中国特色，即兼有气象和海洋观测的功能，使我国第一颗气象卫星一举达到国际先进水平。

　　第一颗气象卫星于1988年9月7日发射成功，当时美国国家大气海洋管理局给国家气象局发来了贺电，祝贺中国成为除美国以外，世界上第一个拥有气象卫星HRPT（高分辨率图像发送）的国家。可惜的是，风云一号第一颗星的红外通道由于受到水汽污染，只工作了3天，为此我们仔细分析并找到了原因，采取了严格的防水汽污染的保护措施，在1990年9月3日发射的第二颗卫星上得到了克服，红外通道一直工作正常，直到1992年底卫星失效。

　　在第一颗卫星发射成功后的第二年（即1989年），考虑到气象局要求在后续的风云一号02批卫星上再增加两个红外通道，而01批卫星上的两个海洋通道也不能取消，于是我们结合海洋和气象部门的要求，又一次主动提出研制10通道扫描辐射计，作为02批卫星的观测仪器，以满足海洋和气象用户的要求。10通道扫描辐射计不仅包含了美国卫星的全部6个探测通道，还有4个可见和近红外通道可用于进一步提高海洋水色的观测能力。10通道扫描辐射计成为当时世界上极轨气象卫星中通道数最多，综合观测能力最强的遥感仪器。装载10通道扫描辐射计的02批第一颗卫星于1999年5月发射成功，因卫星工作稳定，遥感仪器性能优良，2000年被联合国世界气象组织确定为国际业务气象卫星，成为我国航天史上第一颗国际业务卫星，卫星发送的云图被包括美国在内的30多个国家接收，为国家赢得了荣誉。2001年5月第二颗卫星发射，至今卫星及10通道扫描辐射计已连续正常运行9年，成为迄今为止我国在轨运行寿命最长的遥感仪器。

　　在风云一号遥感仪器的1971-2001年约30年的研制过程中，我们4次主动提出提高仪器的研制指标，并成功实施。已故的中国气象局局长，联合国世界气象组织主席邹竞蒙说，在气象卫星的研制过程中，是上技所的同志推着我们用户走。我认为，服务国家，不断创新，勇攀高峰，这就是风云精神。

　　如果再说得简单一些，是为了改变国家落后面貌的奋斗和创新精神。我认为，只有不断攀登，结合国家的需求，不断的创新，才能在激烈的竞争中取胜，并获得国家的长期支持。

　　二、发扬艰苦奋斗的精神

　　举几个例子：

　　1、红外辐射定标。

　　扫描辐射计的红外探测通道使用碲镉汞红外探测器，工作温度105K，在空间长时间保持这样的低温，需要用辐射制冷器，依靠与3K的宇宙背景的辐射交换，实现安装在辐射制冷器冷块上的碲镉汞探测器冷却。但地面没有这样的温度，辐射制冷器不能冷却，红外探测器不能正常工作。为了检验扫描辐射计的红外通道的性能，需要有能模拟空间冷背景的大型真空设备。当时国内只有航天部在怀柔的511试验站有这样的真空容器，直径3.6米，长度5米，为了满足试验要求，除了77K的液氮热沉外，还需专门加装模拟宇宙背景的气氦冷屏，工作温度15K。

　　我们在怀柔做过三次辐射定标试验，第一次和第二次在1980年冬和1982年10月试验的是120转/分扫描辐射计，第三次是1983年冬对360转/分扫描辐射计的辐射定标。定标试验需检验的内容包括：用平行光管测试红外通道的调制度，检验红外探测器是否在焦平面上；用标准面源黑体，设定扫描辐射计的探测动态范围；测量红外通道的探测灵敏度；测量扫描辐射计观测不同黑体温度时的输出信号，以便入轨后根据获得的信号值反演目标的等效黑体温度。做这样的试验，首先要保证仪器在温度约零下190度环境中不被冻坏，所以放入真空容器中的每一件仪器，包括扫描辐射计、辐射制冷器、黑体和平行光管，都必需用绝热材料仔细包扎，检测它们的温度并用加热器通电加热控制；输出信号则用计算机自动采集。这次试验共接入了54台仪器，包括三台计算机，几十根电缆，如果把每根引线连起来，总长度将近10公里。但是在这样的电磁环境下，要求系统折合到探测器上的干扰达到微伏级，这给系统的调试带来了很大的困难。为了保护碲镉汞探测器，规定室温通电累计时间不能超过5分钟。所以我们在辐射制冷器上装了一个阻值与碲镉汞相同的模拟电阻，专门用来系统调试。

　　但是反复的试验、分析和采取措施，50周的市电干扰还是不能完全排除，10多天过去了，试验队的情绪也有波动。就在我们最困难的时候，所领导派陈志云副所长专程从上海赶到怀柔看望我们，鼓励我拿出大将的风度，克服困难，坚持下去，争取试验成功。当时与陈志云同来的所行政处长应英士还背来了慰问品一大块咸肉和一瓮红腐乳，这在改革开放初期生活条件和伙食较差的情况下，犹如甘霖，使试验队全体同志真正感受的所领导的关心和带来的温暖。不久，我们终于找到了干扰的原因，原来是我们把几十台仪器分接在不同相的220伏电源上，由于相位不同，引起了干扰。系统干扰排除后，需要更换模拟电阻接上碲镉汞探测器，这是一个很简单的操作，但大家已十分疲劳，从密布的电缆和引线中爬进去有风险，万一碰断了引线麻烦就大了，辐冷组合器件组同志都不愿意干，最后只好我自己脱了外衣爬进去把碲镉汞探测器接上，通电后检测结果表明，系统工作正常，至此，定标前的系统调试和准备工作告一段落，它整整花去了我们17天时间，每天平均睡3到4个小时。为什么这样紧张，是因为定标试验时需消耗约10吨/天液氮，为保证试验的进行，需事先在罐中储存大量的液氮，如不能及早开始试验，存储的液氮每天要蒸发1～2吨，这无疑会增加试验费用，所以我们不得不昼夜加班抓紧进行包括系统调试在内的各项准备工作。最后我们胜利完成了此次定标试验，确立了极轨气象卫星扫描辐射计红外通道的定标方法，为扫描辐射计产品的性能检验和入轨试验成功奠定了基础。红外辐射定标是我经历的最困难的工作，如果没有坚强的意志、艰苦奋斗的精神和不怕疲劳连续作战的作风，如果没有全体同志的团结和努力，如果没有所领导的关心、鼓励和支持，像这样困难的、无前人经验可以借鉴的规模性系统试验工作，是不可能在短期内取得技术突破和圆满完成的。

　　2、风云一号48转/分扫描辐射计样机的研制起步于1974年，1977年夏初在江湾机场用直升飞机进行了航空校飞，仪器的工作是正常的，但图像的信噪比没有达到要求，为此我们对这台样机进行了仔细的分析研究，为了证实经系统状态调整后的性能，于1978年秋进行了地面成像试验，地点在期间楼顶，时间选择在星期天，为什么选在星期天？是因为所里对航空校飞的图像不清楚已经有议论，为了减轻万一地面成像试验不成功带来的压力，所以放在星期天。但在试验时，发现拍摄架不能模拟卫星的飞行使辐射计的观测视场逐步自上而下地摆动，于是我们根据试验要求看着手表改成手工摇动，当第一张拍摄的照片由李正常同志拿到暗室冲洗后不久，就见他向我们边跑边大声呼喊：“图像非常好！图像非常好！”，所以风云一号气象卫星扫描辐射计的第一张清晰的地面拍摄图像是在拍摄架上用手工摇出来的。

　　获得了清晰的可见和红外后，我们需要正确测定扫描辐射计的灵敏度。当时，我们没有黑体和红外灵敏度的测试设备，怎么办？我们想到了黑体辐射的基本定律，即在一个温度均匀的腔体内，不管腔体表面各点的发射率（反射率）是多少，其射出辐射都等同于该温度下的黑体辐射，另外我们知道水的折射率为1.33，其反射率是2%，接近黑体。于是我们隔夜在实验室中将扫描辐射计架起，在其下方放两盆水，第二天早上房间的温度已均衡，我们在其中一盆水中稍稍加一点热水，用0.1K温度计测出它们的温差，这时这两盆水非常接近于两个不同温度的理想黑体，就这样，我们按科学原理，用简单设备，正确测得48转/分扫描辐射计的探测灵敏度为0.9K。

　　上述是我参加风云卫星扫描辐射计的一些回忆，供大家在今后的科研工作中参考。

　　在党的领导下，中国已有了明显的进步，但我们还不富裕，中国的人均GDP在世界排名大概在95位，我们的科学技术与世界先进水平相比总体上还有较大的差距，需要我们团结起来，发扬艰苦奋斗的精神，为科学技术发展和国家的繁荣富强共同奋斗。

　　三、结合国家的需求，把完成国家的任务、为社会作出贡献作为坚定不移的奋斗目标

　　大家知道，中国是世界上受气象灾害最严重的国家之一，台风、寒潮、暴雨、干旱、以及由气象引发的洪水、泥石流等次生灾害，每年都给国家造成许多人的死亡和巨大的财产损失。

　　从1971年到现在，上海技物所的气象卫星遥感仪器的研制已持续了整整40年。之所以能得到国家如此长时间的支持，最根本的原因是国家对气象卫星及其红外遥感需求，这期间，遥感仪器的性能有了不断的提高，从风云一号的扫描辐射计，发展到风云三号的中分辨率成像光谱仪、红外分光计和地球辐射收支仪，但从总体上看，还仅仅解决了天气预报中的看图识字的问题，离开中长期数值天气预报的要求还有很大的距离。当今，全球变暖，天气变化的激烈程度和给我国造成的损失呈上升趋势。所以，如何进一步提高气象卫星遥感仪器的研制工作的同时，应该对仪器探测定量化的问题认真考虑和研究。同时要密切关注国际动态和国家的未来需求，寻找新的生长点，研究发展战略，对一些前沿的关键技术，及早部署，结合国家的需求，谋求研究所的持续发展。

       作者单位：中国科学院上海技术物理研究所，中国工程院院士