?董瑤海 | 心系“風(fēng)云”觀蒼穹 穿云透雨護(hù)民生

▲《科學(xué)中國人》封面人物：董瑤海

從太空俯瞰地球，人類的唯一家園如此美麗，海洋廣闊、陸地多彩、山川巍峨、河流蜿蜒。但同時(shí)她也如此脆弱，沙塵、暴雨、臺風(fēng)、地震等災(zāi)害，輪番登場、頻頻光臨。每天，地球上發(fā)生的一切風(fēng)云變幻，“風(fēng)云”衛(wèi)星都盡收眼底。在回顧和書寫新中國事業(yè)發(fā)展的澎湃歷程中，“風(fēng)云”氣象衛(wèi)星是其中值得濃墨重彩書寫的華章。

半個(gè)世紀(jì)以來，我國“風(fēng)云”氣象衛(wèi)星承載了幾代氣象和航天科技工作者的夢想與榮耀，成為保障民生的“天眼”。回望2022年北京冬奧會那些精彩瞬間，當(dāng)人們沉浸在二十四節(jié)氣倒計(jì)時(shí)的驚艷里，當(dāng)人們屏息觀看冰場上飛馳的健兒，當(dāng)人們?yōu)楣葠哿?、蘇翊鳴歡呼時(shí)，在賽場上空、萬里之外，“風(fēng)云”氣象衛(wèi)星也正緊盯賽場天氣變化。載人飛船成功發(fā)射，宇航員飛赴蒼穹。在這背后，有來自太空的“氣象之眼”在持續(xù)守望?！帮L(fēng)云”氣象衛(wèi)星提供的監(jiān)測數(shù)據(jù)，助力精準(zhǔn)研判各關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的氣象條件，鎖定發(fā)射“時(shí)間窗”，守護(hù)航天夢。集中彰顯大國風(fēng)采的每一項(xiàng)重大活動(dòng)，“風(fēng)云”氣象衛(wèi)星提供的服務(wù)保障都熠熠生輝。

▲董瑤海在“風(fēng)云四號”B星發(fā)射場技術(shù)區(qū)檢查衛(wèi)星狀態(tài)后留影

對“風(fēng)云”取得的成就，董瑤海由衷自豪。但見證了中國氣象衛(wèi)星事業(yè)挫折前行，他亦深知成就得來的不易。董瑤海是中國航天科技集團(tuán)上海航天技術(shù)研究院科學(xué)技術(shù)委員會常務(wù)委員，現(xiàn)任“風(fēng)云四號”靜止軌道氣象衛(wèi)星總設(shè)計(jì)師、靜止軌道微波探測氣象衛(wèi)星總設(shè)計(jì)師，曾任“風(fēng)云三號”極軌氣象衛(wèi)星總設(shè)計(jì)師。他為我國“風(fēng)云”系列氣象衛(wèi)星事業(yè)的發(fā)展作出了突出貢獻(xiàn)，曾完整參與了我國第一代極軌氣象衛(wèi)星“風(fēng)云一號”A-D星的研制。他主持研制的“風(fēng)云三號”，在工程實(shí)踐中實(shí)現(xiàn)了從單一遙感成像到地球環(huán)境綜合探測、從光學(xué)遙感到微波遙感，從公里級分辨率到百米級分辨率的多項(xiàng)技術(shù)新突破；“風(fēng)云四號”實(shí)現(xiàn)了國際首創(chuàng)的紅外高光譜大氣溫濕度垂直結(jié)構(gòu)探測，以及多通道、高頻次、高分辨、全天時(shí)、連續(xù)、靈活的探測能力，衛(wèi)星綜合技術(shù)性能國際領(lǐng)先。如今，“風(fēng)云三號”和“風(fēng)云四號”相互配合，各擔(dān)使命，成為中國獲取氣象數(shù)據(jù)最穩(wěn)定可靠的來源之一。而由董瑤海擔(dān)綱，全球首顆靜止軌道微波探測氣象衛(wèi)星也正在研制中，旨在實(shí)現(xiàn)穿云透雨的連續(xù)觀測能力。

“全球有9個(gè)世界氣象中心，中國是其中之一，而且是唯一設(shè)在發(fā)展中國家的世界氣象中心，這足以看出我們在國際氣象事業(yè)中的地位?！倍幒Ｕf，這是航天人對中國氣象衛(wèi)星事業(yè)的自信。希臘音樂家范吉利斯（Vangelis）的《征服天堂》（Conquest of Paradise）以史詩般的氣魄，常常被作為背景音樂去展現(xiàn)人類征服太空的蕩氣回腸。而讓真正身處航天事業(yè)最前線的董瑤海去描述所從事的事業(yè)，史詩會被具象化，“風(fēng)云”系列氣象衛(wèi)星進(jìn)階史，正是一代代航天人敢想敢干，為實(shí)現(xiàn)防災(zāi)減災(zāi)這一樸素目標(biāo)，沖破壓力、挫折、失敗，執(zhí)著向前的拼搏歷程。

大千世界 氣象萬千——看“風(fēng)云”如何變幻

“‘遇到情況了’‘一切正?！x一個(gè)模版消息發(fā)出去，通過衛(wèi)星直傳精確的經(jīng)緯度信息，如果羅布泊遇險(xiǎn)者能及時(shí)發(fā)送包含位置的求救信號，情況可能不一樣。我們的理想也是將氣象信息實(shí)時(shí)發(fā)到各種有需要的地方，服務(wù)國計(jì)民生，服務(wù)國家戰(zhàn)略?！辈稍L間隙，董瑤海興奮分享了新購置手機(jī)的一鍵短報(bào)文功能。藏藍(lán)色有領(lǐng)休閑衫，黑色運(yùn)動(dòng)手表，肩挎雙肩包，進(jìn)門時(shí)他臉上掛著笑容，溫和又隨意。

“微信啟動(dòng)頁面上的‘地球’長焦特寫，就曾出自‘風(fēng)云四號’A星?！苯栌伞暗厍驍z影師”的這幅杰作，董瑤海打開話題，將“風(fēng)云”系列衛(wèi)星的發(fā)展做了梳理。

“風(fēng)云”系列是個(gè)大家族。截至目前，我國已成功發(fā)射“兩代四型”共21顆“風(fēng)云”氣象衛(wèi)星，有9顆在軌運(yùn)行。其中，“風(fēng)云一號”和“風(fēng)云三號”屬于極軌衛(wèi)星，是太陽同步軌道低軌氣象衛(wèi)星，軌道高度在地球上空800公里左右，圍繞地球南北兩極運(yùn)行，運(yùn)行周期約100分鐘，能實(shí)現(xiàn)全球覆蓋，用于觀測天氣變化的細(xì)節(jié)；“風(fēng)云二號”和“風(fēng)云四號”屬于地球靜止軌道衛(wèi)星，軌道高度為36 000公里，它們始終和地面保持相對靜止，用于對我國及周邊區(qū)域進(jìn)行氣象探測。兩種衛(wèi)星數(shù)據(jù)共同使用，可完成對全球天氣的近期和遠(yuǎn)期預(yù)報(bào)。

在眾多重要領(lǐng)域，“風(fēng)云”家族成員個(gè)個(gè)身手不凡，業(yè)務(wù)覆蓋近百個(gè)行業(yè)，能持續(xù)為全球129個(gè)國家和地區(qū)提供數(shù)據(jù)產(chǎn)品和服務(wù)，被稱為知冷知熱的“百姓星”和服務(wù)全球的“中國星”。

2021年7月1日，為慶祝中國共產(chǎn)黨成立100周年大會提供精準(zhǔn)氣象預(yù)報(bào)；為陜西“十四運(yùn)”開幕式、北京冬奧會開幕式、杭州亞運(yùn)會開幕式等貢獻(xiàn)“分鐘級”的氣象保障……“這些服務(wù)都有賴于2021年6月3日發(fā)射的‘風(fēng)云四號’B星，它搭載的快速成像儀衛(wèi)星載荷可以實(shí)現(xiàn)1分鐘間隔250米分辨率的高時(shí)空觀測，能為精細(xì)化監(jiān)測及人工影響天氣作業(yè)的準(zhǔn)確實(shí)施提供有力支撐?！倍幒＝榻B。

參加“十四運(yùn)”氣象服務(wù)的還有被稱為“黎明星”的“風(fēng)云三號”E星。它在晨昏時(shí)間進(jìn)行觀測，可彌補(bǔ)全球數(shù)值天氣預(yù)報(bào)6小時(shí)同化窗口內(nèi)衛(wèi)星觀測資料的空白，有效提高天氣預(yù)報(bào)的精度和時(shí)效；它搭載的微光觀測設(shè)備，在光線不足的情況下也可“看得清”地球上的風(fēng)起云涌。

而曾經(jīng)微信啟動(dòng)畫面的“拍攝者”——“風(fēng)云四號”A星，它每5分鐘觀測一次我國及周邊區(qū)域的氣象情況，最高分辨率為500米；在國際上首次實(shí)現(xiàn)垂直探測儀器和成像觀測儀器同臺工作，被稱為中國氣象衛(wèi)星界的“實(shí)力擔(dān)當(dāng)”。

“‘風(fēng)云’家族的未來會更加壯大，2035年前，我國將建成第三代‘風(fēng)云’氣象衛(wèi)星綜合觀測體系，實(shí)現(xiàn)全球觀測數(shù)據(jù)獲取和處理時(shí)效1小時(shí)以內(nèi)，在氣象預(yù)報(bào)、氣候預(yù)測、大氣化學(xué)、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測及防災(zāi)減災(zāi)等應(yīng)用領(lǐng)域起到主導(dǎo)作用。”大千世界，氣象萬千，且看“風(fēng)云”如何變幻，董瑤海描繪的藍(lán)圖令人振奮。

屢遭挫折 完美轉(zhuǎn)身——艱難打贏翻身仗

從1986年加入上海航天技術(shù)研究院，董瑤海從事“風(fēng)云”衛(wèi)星研制工作已近40年。從“風(fēng)云一號”到“風(fēng)云四號”，董瑤海見證了我國“風(fēng)云”衛(wèi)星事業(yè)的發(fā)展。意外、異常、故障——他了解如今譽(yù)滿中外的“風(fēng)云”氣象衛(wèi)星走過的路。

20世紀(jì)70年代初，中國氣象衛(wèi)星事業(yè)啟動(dòng)——是自己造衛(wèi)星還是花錢買衛(wèi)星，國內(nèi)有兩種不同聲音。一種堅(jiān)持自主研制，另一種則堅(jiān)持“造星不如租星，租星不如買星”。時(shí)任中國氣象局局長的鄒競蒙力排眾議，極力倡導(dǎo)自主研制。基于此，上海航天技術(shù)研究院爭取到“風(fēng)云”系列氣象衛(wèi)星的研制項(xiàng)目。

▲董瑤海在試驗(yàn)現(xiàn)場檢查部件展開后的情況

董瑤?；貞?，當(dāng)時(shí)氣象衛(wèi)星發(fā)射周期長，通常8到10年才發(fā)射一顆。研發(fā)的衛(wèi)星有兩種，一種是極軌衛(wèi)星，另一種是靜止衛(wèi)星。“兩種氣象衛(wèi)星分別由兩個(gè)總設(shè)計(jì)師負(fù)責(zé)，一個(gè)是孟執(zhí)中，一個(gè)是魏鍾銓，我被分到極軌氣象衛(wèi)星組。剛進(jìn)組并未直接投入衛(wèi)星研制工作，而是跟隨前輩學(xué)習(xí)，逐漸積累經(jīng)驗(yàn)?！倍幒Ｕf。

董瑤海對電路尤其計(jì)算機(jī)感興趣，當(dāng)時(shí)他覺得用Basic編的衛(wèi)星測試程序，效率不高，便把《計(jì)算機(jī)原理》中的知識實(shí)踐了一遍，用Fortran語言重新編了一套程序，后因試運(yùn)行應(yīng)用效果好，程序慢慢被研究院采用。

1988年9月7日，我國第一顆“風(fēng)云”系列氣象衛(wèi)星“風(fēng)云一號”A星在“長征四號”甲火箭的托舉下一飛沖天。但39天后，意外發(fā)生。在國家衛(wèi)星氣象中心的云圖接收、處理工作室里，大家發(fā)現(xiàn)，云圖慢慢偏斜，最后只留下地球的一條弧線，衛(wèi)星不見了。由于沒有安裝備份設(shè)備，眾目睽睽下，第一顆氣象衛(wèi)星慢慢消失在太空。

緊隨其后的“風(fēng)云一號”B星同樣留下了遺憾。1990年9月3日，“風(fēng)云一號”B星成功發(fā)射。但十多天后，衛(wèi)星出現(xiàn)異常，大家及時(shí)通過地面處理完成修復(fù)，但遇到了更棘手的故障，B星在元器件選用和軟件設(shè)計(jì)上留下了未進(jìn)行抗輻射加固的隱患，計(jì)算機(jī)電路芯片在空間高能粒子轟擊下容易產(chǎn)生單粒子翻轉(zhuǎn)的問題，隨時(shí)會引發(fā)計(jì)算機(jī)工作失常、姿控系統(tǒng)故障。唯一的補(bǔ)救方法是加強(qiáng)地面對衛(wèi)星的監(jiān)視，及時(shí)糾錯(cuò)，減少損失。但在這年臘月三十晚上，危險(xiǎn)達(dá)到頂峰，B星在軌道上遭遇空間粒子，星載計(jì)算機(jī)程序紊亂，衛(wèi)星在太空不斷“翻跟頭”。

隨后70多天里，一場衛(wèi)星地面營救行動(dòng)開始了。大家不間斷地輪流值勤，一次次地挽救衛(wèi)星，最終恢復(fù)正常工作，即便如此，衛(wèi)星的壽命卻大打折扣。不過，這次事故帶來了一個(gè)意外收獲，研制人員將“風(fēng)云一號”衛(wèi)星研制過程中出現(xiàn)的問題和解決之策匯編成冊，在后來漫長的航天攻關(guān)歲月里，這些資料成為衛(wèi)星可靠性設(shè)計(jì)和排故方案的典型教材。

對于董瑤海，通過參與“風(fēng)云一號”A星和“風(fēng)云一號”B星的搶修，他重新審視了自己從事的事業(yè)。

“風(fēng)云一號”A星在發(fā)射前6小時(shí)發(fā)現(xiàn)了問題，發(fā)射推遲?！叭涡旅窭峡?、孟執(zhí)中院士，在地堡里連續(xù)三天三夜帶著大家排除故障。那時(shí)是有線通信，在新疆、西安用于通信的電線桿下負(fù)責(zé)接收信息的人也站了三天三夜，這對我觸動(dòng)很大，前輩們工作起來很拼命。”董瑤海感慨。對“風(fēng)云一號”B星進(jìn)行搶修，董瑤海學(xué)習(xí)了姿控知識，與同事一起做仿真，他學(xué)到了仿真技術(shù)?！澳茉诘孛姘烟焐闲l(wèi)星的情況仿出來，我感覺很有挑戰(zhàn)，正是由此我對衛(wèi)星研制產(chǎn)生了濃厚興趣?！倍幒Ｕf。

為隨時(shí)對“風(fēng)云一號”B星的失控狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，董瑤海在西安待了整整一年。在這一年中，對衛(wèi)星各類技術(shù)著迷，又嘗試拓展知識邊界的他也在努力提升自己。不間斷的積累也直接作用于后來的工作中，在“風(fēng)云一號”C星、D星的研制中，董瑤海提出了“表格化管理控制衛(wèi)星技術(shù)狀態(tài)”的工程管理方法和“720小時(shí)可靠性增長試驗(yàn)”，為衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)“高可靠、長壽命”目標(biāo)莫定了基礎(chǔ)。

而為保證衛(wèi)星的運(yùn)行質(zhì)量，到敦煌、烏魯木齊、喀什等地進(jìn)行野外作業(yè)，艱苦的環(huán)境讓董瑤海更堅(jiān)定為航天、為祖國奉獻(xiàn)的拳拳之心?！耙詧?zhí)著之心承擔(dān)起熱愛的事業(yè)，雖會歷經(jīng)重重挫折與失敗，但心有所向，終會迎來氣象衛(wèi)星的成功與輝煌?！边@是董瑤海的感悟。

“風(fēng)云一號”A、B星的失利使“風(fēng)云”衛(wèi)星研制一度陷入低迷。盡管如此，“風(fēng)云”團(tuán)隊(duì)還是再度重啟了“風(fēng)云二號”A星的研制。3年后，“風(fēng)云二號”A星發(fā)射成功，但在運(yùn)行10個(gè)月左右發(fā)生故障，后經(jīng)不懈努力，衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)行，獲取有限圖像。

1999年5月10日，“風(fēng)云一號”C星成功發(fā)射，在軌穩(wěn)定運(yùn)行達(dá)7年之久，超期服役5年?！帮L(fēng)云一號”C星完成了我國氣象衛(wèi)星研制歷史上由屢遭挫折到圓滿成功的完美轉(zhuǎn)身，揭開了我國長壽命、高可靠性衛(wèi)星運(yùn)行歷史。作為我國第一顆三軸穩(wěn)定太陽同步極低軌道業(yè)務(wù)氣象衛(wèi)星，“風(fēng)云一號”C星的成功發(fā)射還有另一層特殊意義。發(fā)射前兩天的5月8日，中國駐南斯拉夫大使館被以美國為首的北約轟炸，“風(fēng)云一號”C星的成功發(fā)射在我國的政治外交上發(fā)揮了積極作用，也讓國人在沮喪中覓得光明。

太陽同步軌道衛(wèi)星“風(fēng)云一號”打了一場漂亮的翻身仗。雖然緊隨其后的“風(fēng)云二號”B星未實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)化，但卻為“風(fēng)云二號”系列的后續(xù)衛(wèi)星積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。之后，光明到來。2002年，“風(fēng)云一號”D星發(fā)射升空，第一次實(shí)現(xiàn)了遙感衛(wèi)星的長壽命業(yè)務(wù)運(yùn)行，成為目前國內(nèi)壽命最長的在軌遙感衛(wèi)星之一。

2004年，地球靜止軌道氣象衛(wèi)星“風(fēng)云二號”傳來喜訊?！帮L(fēng)云二號”C星成功定點(diǎn)，成為當(dāng)時(shí)國內(nèi)應(yīng)用最為廣泛的業(yè)務(wù)應(yīng)用衛(wèi)星之一，世界氣象組織對“C星”做出了高度評價(jià)，并將其列為全球氣象衛(wèi)星觀測網(wǎng)的重要業(yè)務(wù)衛(wèi)星之一。

此后，從2006年到2014年，我國先后發(fā)射4顆“風(fēng)云二號”系列衛(wèi)星，顆顆成功。長期穩(wěn)定運(yùn)行的“風(fēng)云二號”衛(wèi)星，挑起了國家重大活動(dòng)的氣象保障重任。

跟跑并跑 并跑領(lǐng)跑——將“不可能”變成“可能”

2008年，一顆“新星”——“風(fēng)云三號”A星在太原衛(wèi)星發(fā)射中心升空，此后，“風(fēng)云三號”B星、C星、D星相繼發(fā)射成功?！帮L(fēng)云三號”氣象衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)多星組網(wǎng)，各衛(wèi)星功能互補(bǔ)，使全球數(shù)值天氣預(yù)報(bào)的更新時(shí)效縮短為4小時(shí)。

2016年年底，“風(fēng)云四號”A星發(fā)射成功，開創(chuàng)了首顆試驗(yàn)星直接投入業(yè)務(wù)運(yùn)行的先河，伴隨著全部國家級氣象業(yè)務(wù)平臺完成“風(fēng)云二號”到“風(fēng)云四號”衛(wèi)星業(yè)務(wù)切換，“風(fēng)云四號”衛(wèi)星正為全球80多個(gè)國家和地區(qū)、國內(nèi)2500家用戶提供衛(wèi)星資料和產(chǎn)品。

中國氣象衛(wèi)星事業(yè)走過50余年發(fā)展歷程，實(shí)現(xiàn)了我國氣象衛(wèi)星事業(yè)從無到有、從小到大、從弱到強(qiáng)的跨越，開創(chuàng)了中國特色遙感衛(wèi)星的研制體系，推動(dòng)了我國定量遙感相關(guān)基礎(chǔ)工業(yè)的跨越發(fā)展。

對于經(jīng)歷我國氣象衛(wèi)星發(fā)展壯大歷程的董瑤海，如果說參與“風(fēng)云一號”系列衛(wèi)星的工作是他的學(xué)習(xí)和積累期，那么作為“風(fēng)云三號”A星、“風(fēng)云四號”A星總設(shè)計(jì)師，擔(dān)綱兩顆衛(wèi)星的設(shè)計(jì)研發(fā)就是他厚積薄發(fā)的時(shí)刻。

為在氣象衛(wèi)星領(lǐng)域進(jìn)一步縮小與發(fā)達(dá)國家的差距，提升參與國際合作和競爭的能力，2000年11月“風(fēng)云三號”獲正式立項(xiàng)，目標(biāo)是獲取地球大氣環(huán)境的三維、全球、全天候、定量、高精度資料。在執(zhí)行“風(fēng)云三號”航天工程任務(wù)的過程中，孟執(zhí)中院士退休，董瑤海接任總師。

40歲擔(dān)任總師的董瑤海有種“初生牛犢不怕虎”的勁頭，對即將面臨的未知壓力他泰然處之，對唱衰的言論他全然不在意，心中唯一的念頭就是把事情做好?！跋衩显菏磕切├锨拜叄麄儾挥?jì)較名利，不在乎環(huán)境。剛來上海組建團(tuán)隊(duì)時(shí)，他們住在豬棚改造的房子里，并苦中作樂取名為‘養(yǎng)豬新村’，在破廠房里搞氣象衛(wèi)星，外國人參觀后直搖頭，認(rèn)為中國人搞不成氣象衛(wèi)星，但老前輩就是做成了。我也要爭口氣，中國的衛(wèi)星不比外國的差?！倍幒ＵZ氣堅(jiān)定。

牢記著恩師孟執(zhí)中院士的教誨，作為總師，董瑤海更要熟悉光學(xué)、機(jī)電、力學(xué)、熱學(xué)等衛(wèi)星系統(tǒng)知識。在“風(fēng)云三號”正式立項(xiàng)前，預(yù)研工作已進(jìn)行多年，曾是副總師的董瑤海在帶團(tuán)隊(duì)方面已積累了不少經(jīng)驗(yàn)。

為實(shí)現(xiàn)部件的長壽命目標(biāo)，董瑤海帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)花了很長時(shí)間做平臺穩(wěn)定性建設(shè)?！爱?dāng)時(shí)的陀螺、紅外探測器的使用壽命不足，計(jì)算機(jī)雖穩(wěn)定但性能還差一些，如何把它們組成一個(gè)穩(wěn)定的大平臺、承載那么多大儀器，這是我面臨的最大壓力，為解決這些問題，我待在系統(tǒng)控制單位一年多。一度遭遇瓶頸，我就像掉進(jìn)一個(gè)50米深的大坑爬不出來。”董瑤海說?？嗨稼は胍矡o法實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的時(shí)候，團(tuán)隊(duì)就停下來，再轉(zhuǎn)換思路就豁然開朗了。在不斷調(diào)整中找到方向，在堅(jiān)持不懈下難題得解，直到衛(wèi)星發(fā)射成功，董瑤海才覺得自己從“坑”里爬出來。

“風(fēng)云三號”之前的衛(wèi)星發(fā)射，總師一般都在發(fā)射基地處理解決問題，但董瑤海認(rèn)為西安的測控對于保障衛(wèi)星成功發(fā)射也至關(guān)重要，于是發(fā)射前他去了西安。也是從他開始，打破了總師只在發(fā)射基地的慣例。

“發(fā)射前兩周，我去西安，組織大家反復(fù)討論飛行程序，討論故障處理流程，盡可能捋清所有可能發(fā)生的問題及解決方案。為處理一個(gè)前期未預(yù)見到的問題，我們連續(xù)工作多天，日夜顛倒，為保障衛(wèi)星沒有任何問題上天，我們都豁出去了?！倍幒；貞浀??！帮L(fēng)云三號”發(fā)射前一晚，董瑤海緊張得睡不著，“搞航天的人差不多都有焦慮的毛病?！倍幒Ｌ寡?。

許多人不相信“風(fēng)云三號”能成功，但在團(tuán)隊(duì)的共同努力下，最終成功了。2008年5月27日，“風(fēng)云三號”A星在太原衛(wèi)星發(fā)射中心由“長征四號”丙運(yùn)載火箭發(fā)射成功，裝載11種先進(jìn)探測儀器，具有運(yùn)動(dòng)部件多、有效載荷多的特點(diǎn)，且大部分儀器屬于首次上星，儀器的定量探測性能要求高、技術(shù)復(fù)雜、研制難度大，整星研制水平與國際同類氣象衛(wèi)星相當(dāng)。

2008年11月，“風(fēng)云三號”A星正式投入業(yè)務(wù)試運(yùn)行，標(biāo)志著我國極軌氣象衛(wèi)星成功實(shí)現(xiàn)從“風(fēng)云一號”到“風(fēng)云三號”的技術(shù)升級換代，實(shí)現(xiàn)了我國氣象衛(wèi)星從單一遙感成像到地球環(huán)境綜合探測、從光學(xué)遙感到微波遙感、從公里級分辨率到百米級分辨率、從國內(nèi)接收到極地接收的四大技術(shù)突破。

追逐星辰大海的征途上，航天人總是步履不停。2008年“風(fēng)云三號”A星成功發(fā)射，2009年，董瑤海就投身“風(fēng)云四號”氣象衛(wèi)星的工程建設(shè)中，與初次擔(dān)任總師不同，這次他感到了前所未有的壓力?！帮L(fēng)云四號”氣象衛(wèi)星計(jì)劃發(fā)展光學(xué)和微波兩種類型的衛(wèi)星，所以在研制時(shí)面臨不少技術(shù)難題。

董瑤海曾帶團(tuán)隊(duì)去歐洲“取經(jīng)”。美、歐由于技術(shù)、經(jīng)費(fèi)等方面的因素，把成像輻射計(jì)和干涉式垂直大氣探測儀分別裝在兩顆衛(wèi)星上實(shí)現(xiàn)成像觀測和垂直探測，以避免兩臺大型光學(xué)儀器運(yùn)動(dòng)部件帶來的動(dòng)力學(xué)干擾等技術(shù)問題。董瑤海就此曾提出質(zhì)疑，他認(rèn)為兩臺儀器應(yīng)該裝在一顆衛(wèi)星上。

在“風(fēng)云四號”A星上，董瑤海的這一想法得以實(shí)現(xiàn)。“能將兩種載荷同時(shí)裝到‘風(fēng)云四號’上，因?yàn)槲覀兘鉀Q了衛(wèi)星平臺微振動(dòng)測量和抑制等核心關(guān)鍵技術(shù)?！倍幒Ｍ嘎叮瑸榱丝朔⒄駝?dòng)影響，研制團(tuán)隊(duì)在對衛(wèi)星十余個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)部件振動(dòng)特性與傳遞路徑的分析、試驗(yàn)基礎(chǔ)上，提出了微振動(dòng)測量與抑制的方法，并在工程上成功實(shí)現(xiàn)了振源隔振裝置和有效載荷隔振裝置的研制?！斑@相當(dāng)于給單機(jī)坐上‘軟沙發(fā)’，成功隔絕平臺微小的振動(dòng)影響，微振動(dòng)抑制效率達(dá)到90％以上，為探測儀器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)提供了良好的力學(xué)環(huán)境?！?/p>

三軸穩(wěn)定控制可以大幅度地提高衛(wèi)星對地觀測的時(shí)間效率，也可以更大限度地滿足多載荷裝載的要求。但由此也帶來了在衛(wèi)星姿態(tài)控制、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、熱控設(shè)計(jì)等方面的一系列難題。美國同類氣象衛(wèi)星自20世紀(jì)90年代開始至2006年，共計(jì)發(fā)射了6顆三軸穩(wěn)定的靜止氣象衛(wèi)星，才真正穩(wěn)定控制了衛(wèi)星的高精度觀測。作為我國首顆采用此項(xiàng)技術(shù)的高軌定量遙感衛(wèi)星，“風(fēng)云四號”A星需要在一顆衛(wèi)星上解決美國數(shù)顆衛(wèi)星才解決的問題，難度可想而知。而首要解決的問題就是，控制要求要達(dá)到“角秒”級別。

在2009年，國內(nèi)沒有高軌衛(wèi)星能夠做到“角秒級”的精度水平，國際上能做到的也寥寥無幾。甚至姿控專家都認(rèn)為角秒級的指標(biāo)是“不可能實(shí)現(xiàn)”的。為了將“不可能”化為“可能”，在董瑤海帶領(lǐng)下，系統(tǒng)研制人員從任務(wù)需求出發(fā)，對姿控系統(tǒng)的每一個(gè)細(xì)節(jié)都進(jìn)行了反反復(fù)復(fù)的設(shè)計(jì)、核對和核算。前后花了近5年時(shí)間，才順利攻關(guān)，一點(diǎn)一點(diǎn)完成了高精度、高穩(wěn)定度姿態(tài)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，為國內(nèi)高精度衛(wèi)星的設(shè)計(jì)提供了有效的技術(shù)借鑒。

▲“風(fēng)云四號”（02）星實(shí)驗(yàn)隊(duì)合影

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，“風(fēng)云四號”研制團(tuán)隊(duì)歷時(shí)多年攻關(guān)，先后攻克了衛(wèi)星高精度姿態(tài)確定方法、熱變形在軌辨識和建模技術(shù)，以及姿態(tài)、軌道和熱變形補(bǔ)償技術(shù)等技術(shù)瓶頸，填補(bǔ)了多項(xiàng)國內(nèi)技術(shù)空白，使我國靜止軌道定量遙感衛(wèi)星達(dá)到世界先進(jìn)水平。

2016年12月，“風(fēng)云四號”A星順利升空。衛(wèi)星裝載的干涉式大氣垂直探測儀可在垂直方向上對大氣結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)高精度定量探測。“相當(dāng)于對大氣進(jìn)行CT掃描，這也是國際上靜止軌道氣象衛(wèi)星的首次裝載，獲取的高光譜大氣數(shù)據(jù)可進(jìn)一步提高天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性。”董瑤海介紹，“衛(wèi)星裝載的我國自主研制的閃電成像儀，一秒鐘可以拍攝500張閃電圖，探測區(qū)域范圍內(nèi)的閃電頻次和強(qiáng)度，這可以用來實(shí)現(xiàn)對強(qiáng)對流天氣的監(jiān)測與跟蹤，提供閃電災(zāi)害預(yù)警?！碧鞖忸A(yù)報(bào)是一件極其復(fù)雜的工作，“風(fēng)云四號”A星正式投入業(yè)務(wù)運(yùn)行后，還提供包括云、輻射、溫濕度、大氣、導(dǎo)風(fēng)等34種數(shù)據(jù)產(chǎn)品。

“我一共主持研發(fā)了3顆星，其中兩次首發(fā)，‘風(fēng)云三號’A星有孟院士鼎力支持，如虎添翼，‘風(fēng)云四號’A星是我?guī)ьI(lǐng)團(tuán)隊(duì)持續(xù)攻關(guān)，經(jīng)歷了焦慮掉發(fā)、失眠忐忑的痛苦時(shí)刻，但最終‘發(fā)射任務(wù)取得圓滿成功’傳來的那一刻，大家緊緊相擁，成功的喜悅讓所有的辛苦變?yōu)橹档??！闭勂鸪晒Πl(fā)射的那一幕，董瑤海還是很興奮，“高軌也好，低軌也好，‘風(fēng)云三號’也好，‘風(fēng)云四號’也好，我們現(xiàn)在完全可以跟美國、歐洲同臺競技?？陀^來講，我國的氣象衛(wèi)星在某些方面確實(shí)已經(jīng)超過了發(fā)達(dá)國家。”

智能精準(zhǔn) 開放包容——乘勢而上譜新篇

“中國的氣象衛(wèi)星為什么進(jìn)步快，因?yàn)槲覀兘邮苋澜鐧z驗(yàn)，數(shù)據(jù)完全公開，有人說衛(wèi)星不行，數(shù)據(jù)不好用，我們就不斷改進(jìn)，50多年一直是這么做?！倍幒Ｕf。

這也是董瑤海團(tuán)隊(duì)的工作作風(fēng)，踏實(shí)嚴(yán)謹(jǐn)、孜孜不倦，傳承自孟執(zhí)中院士等老一輩航天人的工作風(fēng)格已經(jīng)滲入團(tuán)隊(duì)每個(gè)成員的血液中。團(tuán)隊(duì)講究技術(shù)民主，允許每個(gè)人提出相反意見，旨在把技術(shù)要點(diǎn)真正弄清楚。

大家在技術(shù)攻關(guān)上是團(tuán)結(jié)的，但也要在自己的專業(yè)上達(dá)到精深?！叭貉愀唢w頭雁領(lǐng)”，這與團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人董瑤海的個(gè)人風(fēng)格有關(guān)，作為總師，他的知識面很廣，同時(shí)他又刻苦鉆研，在專業(yè)技術(shù)上有很深造詣?！靶l(wèi)星研制涉及技術(shù)領(lǐng)域廣，一個(gè)人在所有方面都成為行家不可能，所以從孟院士開始，團(tuán)隊(duì)就非常注重帶領(lǐng)大家鉆研技術(shù)，要求每個(gè)人在自己負(fù)責(zé)的技術(shù)領(lǐng)域要做精、做專。我們團(tuán)隊(duì)也傳承了‘技術(shù)為上’的比學(xué)趕超風(fēng)氣，我要求主任設(shè)計(jì)師在自己負(fù)責(zé)的技術(shù)領(lǐng)域，要勇于超越、要成為‘領(lǐng)頭羊’?！痹诙幒５膸ьI(lǐng)和嚴(yán)格要求下，團(tuán)隊(duì)已經(jīng)培養(yǎng)了5個(gè)總設(shè)計(jì)師，這讓他很自豪。

除依靠團(tuán)隊(duì)的自我提升，董瑤海也重視通過與他人合作來解決氣象衛(wèi)星研制中遇到的難題，尤其是通過與高校相關(guān)合作，團(tuán)隊(duì)不僅闖過了科研難關(guān)，同時(shí)還摸索出人才培養(yǎng)的新模式，與高校聯(lián)合培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)成員，進(jìn)修博士，個(gè)人能力能獲得全面提升，衛(wèi)星發(fā)射成功之時(shí)正是成員攻堅(jiān)克難畢業(yè)之時(shí)。

董瑤海認(rèn)為只有熱愛一件事才能做好它，而他半生都因熱愛獻(xiàn)身“風(fēng)云”事業(yè)。他也清楚能一直堅(jiān)持自己的熱愛，離不開家人的支持。在科研前線攻關(guān)，愛人就是他最堅(jiān)強(qiáng)的后盾?！皠偨Y(jié)婚時(shí)，我告訴我的愛人，我熱愛這份事業(yè)，熱愛航天。從此，她便默默支持我，工作再忙，回家再晚，她都毫無怨言?！?/p>

在董瑤海團(tuán)隊(duì)中，在整個(gè)氣象衛(wèi)星事業(yè)中，為了熱愛的事業(yè)選擇堅(jiān)持，為了愛人的熱愛選擇支持的例子很多。正是因?yàn)橛羞@些特別能奉獻(xiàn)的人，才有了我國氣象衛(wèi)星事業(yè)的輝煌成就。

董瑤海聽母親講，20世紀(jì)50年代，有一次臺風(fēng)登陸，但沒人知道具體登陸點(diǎn)，最終臺風(fēng)到了浙江省象山縣，造成很大的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。他認(rèn)為，做工程研究追求的第一目標(biāo)應(yīng)該是造出來的衛(wèi)星要有用，把臺風(fēng)、火災(zāi)、暴雨報(bào)得更精準(zhǔn)，而不是簡單地去比拼性能。

雖然目前全世界氣象衛(wèi)星的資源是公開的，所有國家都可以使用，但中國自主研制的“風(fēng)云”系列衛(wèi)星仍是我國在氣象數(shù)據(jù)提供上最穩(wěn)定可靠的來源之一，只有我們的氣象衛(wèi)星更強(qiáng)大，才能為人民的生命財(cái)產(chǎn)安全提供更強(qiáng)有力的保護(hù)。

董瑤海透露，在現(xiàn)有“風(fēng)云”氣象衛(wèi)星觀測系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，我國已在謀劃未來第三代“風(fēng)云”氣象衛(wèi)星的宏偉藍(lán)圖。第三代“風(fēng)云”氣象衛(wèi)星將通過高低軌衛(wèi)星智能協(xié)同，實(shí)現(xiàn)對氣象災(zāi)害的快速機(jī)動(dòng)響應(yīng)；將建立開放、包容的風(fēng)云衛(wèi)星標(biāo)準(zhǔn)體系，允許具備不同規(guī)模和能力、符合標(biāo)準(zhǔn)門檻的衛(wèi)星觀測系統(tǒng)接入，實(shí)現(xiàn)體系綜合觀測效能的不斷補(bǔ)充完善；還將建立覆蓋衛(wèi)星上下游的風(fēng)云生態(tài)系統(tǒng)，集合各類平臺資源，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星“點(diǎn)對點(diǎn)”定制服務(wù)能力和災(zāi)害信息實(shí)時(shí)送達(dá)能力，推動(dòng)風(fēng)云衛(wèi)星更廣泛、更便捷地應(yīng)用服務(wù)。未來，第三代“風(fēng)云”氣象衛(wèi)星將從目前的“國際先進(jìn)、局部領(lǐng)先”向“國際全面領(lǐng)先”邁進(jìn)，成為國際氣象衛(wèi)星技術(shù)發(fā)展的領(lǐng)航者。

“大尺度氣象預(yù)測實(shí)現(xiàn)后，在第三代我們力圖解決小尺度范圍內(nèi)的災(zāi)害性天氣預(yù)測問題。未來的氣象預(yù)報(bào)會更精準(zhǔn)，大家會有明顯感受，比如在下雨范圍內(nèi)的學(xué)?？梢苑偶?，而不在下雨范圍內(nèi)的相鄰學(xué)校要繼續(xù)上學(xué)。對龍卷風(fēng)、泥石流、大暴雨后的次生災(zāi)害，這些現(xiàn)在沒能力解決的災(zāi)害天氣預(yù)報(bào)問題未來會解決得更好，森林火災(zāi)會在還是‘星星之火’時(shí)就實(shí)現(xiàn)預(yù)警，火勢來不及擴(kuò)散時(shí)就被熄滅。這樣我們的列車就不會因泥石流突發(fā)而脫軌，消防員也不會因火勢得不到控制而犧牲……”作為擔(dān)綱者，董瑤海正積極推進(jìn)第三代“風(fēng)云”氣象衛(wèi)星觀測系統(tǒng)的構(gòu)建。

航天事業(yè)時(shí)間緊、任務(wù)重，選定這項(xiàng)事業(yè)就要面對壓力，也要學(xué)會解壓。每個(gè)人都有特別的方式，董瑤海喜歡看穿越小說，想象自己是小說里的男主角，帶領(lǐng)大家去征戰(zhàn)，武功、詩詞樣樣精通?！翱创┰叫≌f可以勞逸結(jié)合，把自己帶進(jìn)去可以解壓?！倍幒Ｐχf。

其實(shí)，小說雖是虛構(gòu)，但氣象衛(wèi)星用“十八般”技藝預(yù)測未來氣象狀況卻正是現(xiàn)實(shí)版穿越能力的展現(xiàn)。通過閱讀小說，董瑤海不僅是在釋放壓力，也是想要自己變得更強(qiáng)大，為氣象衛(wèi)星事業(yè)作更多貢獻(xiàn)的愿望投射。