从1977 年进入中国科学院上海技术物理研究所工作，至今已经42 年了。一辈子参加“风云”气象卫星辐射制冷器的研制，也走了一辈子“风云”路。

一路走来，我参加了我国太阳同步轨道第一颗实时传输型红外遥感卫星“风云一号”扫描辐射计的研制，参加了我国地球同步轨道“风云二号”气象卫星扫描辐射计辐冷器的研制，还参加了“风云三号”“风云四号”辐冷器的研制工作。回忆这漫长的研制道路，真是一言难尽：有成功的喜悦，也有曲折的苦恼，那些经历时常在我脑海里浮现。

坎坷“风云”路

1979 年， 我参加了“ 风云一号”扫描辐射计辐冷器的研制工作，负责辐冷器电子学研制。辐冷器制冷温度要求达到-180℃以下，因此需要高精度的测温和温控功能，温控稳定度要达到0.2K。当时， 国内没有低功耗、高稳定、小尺寸的传感器和现成的测温温控电路，于是我们提出研制适合制冷器用的高阻测温传感器。这一成果至今仍广泛应用于国内遥感仪器上，辐冷器高精度测温和温控电路在轨可靠，多颗卫星使用10 年以上，为后续卫星遥感仪器测温和温控打下了良好基础。

1988 年9 月7 日是一个难忘日子，我所研制的我国第一颗红外遥感卫星——“风云一号”气象卫星成功发射，并收到首幅清晰的可见光云图。我国第一台航天制冷器——辐冷器经过加热去污、抛罩和降温等流程，9 月20 日温度到达105K，具备开通红外通道条件。

我有幸和翁垂俊老师一起参与了辐射计的红外开通工作。9 月20 日午夜过后， 我们到达国家气象局卫星气象中心大楼卫星云图接收大厅；2:54，地面测控天线接收到卫星信号，西安卫星测控中心发出K1 接通红外探测器电源指令；2 分钟后，屏幕上显现出一行行清晰的红外图像。在场测试人员都非常激动，因为这是我国第一次从卫星上传回红外云图，这也是我永生难忘的时刻。虽然由于卫星平台问题，“风云一号”A 星在轨工作只有39 天，红外通道还有污染现象，但红外探测器、辐冷器和辐射计红外遥感仪器等的首次飞行，为后续遥感卫星奠定了良好的基础，为我国航天遥感领域作出重大贡献，具有里程碑意义。

1988 年，我开始参与“风云二号”扫描辐射计辐冷器的研制工作。1994 年4 月2 日，“风云二号”01 星在西昌卫星发射中心技术厂房测试时，因故发生燃烧爆炸，科研人员奋斗 10多年的心血毁于一旦，本所包括我在内的10多人受伤。回所后，各级领导非常重视，安排我们体检休养，同时要求我们团队尽快研制出 02星产品，早日发射上天。我们没有灰心和放弃，在 01星基础上进行合理改进，继续加班加点，不到 3年时间就研制出 02星产品。02星于 1997年 6月 10日发射成功，经过一系列程序操作，7月 13日，国家气象局卫星气象中心卫星接收地面站开通红外通道工作；9:49，辐冷器最低温度达到96.6K，接通红外通道电源；10:18，我国静止轨道获取第一幅红外圆盘云图，图像清晰。由于对辐冷器进行了有效的防污染设计，因而解决了遥感卫星低温污染难题，使得后续卫星工作达 10年以上。

创新“风云”路

随着“风云二号”02批业务卫星的稳定运行与数据的广泛共享，“风云二号”卫星在台风、洪涝、干旱等多种灾害监测中发挥了重要作用。“风云二号”03批卫星研制也被列入国家计划，2008年开始后续 3颗卫星的研制工作。在第二批“风云二号”卫星用辐射制冷器的研制成果基础上，我们开始“风云二号”卫星 03批用辐冷器的研制工作，它承担为 4个红外波段共 8个探测器件制冷的任务，制冷温度同第二批，并要求 4年寿命期内辐冷器制冷温度长年在 93K工作。

由于“风云二号”辐冷器每年有半年受太阳光照射，因此 02批卫星辐冷器其实夏季有3个月在 100K工作，其它季节在 93K工作。此次，国家气象局卫星气象中心考虑到我国汛期探测的重要性，提出夏季汛期辐冷器也要在 93K 工作，以提高探测灵敏度，并计划要求03批发射卫星调头，让辐冷开口对着南极（原来对着北极）。但是，调头方案对星上产品和地面设备的改动很大，不仅卫星姿态系统要设计掉头功能，而且辐射计也要设计可变扫描方向，这些都带来经费、时间和风险等方面的问题。

如果在辐冷器受到太阳光照射条件下，就能把制冷温度从 100K降到93K，这是最好的办法。但想要实现温度下降7K，而辐冷器的尺寸又一点不能增大，谈何容易。但用户需求就是我们的研究目标，于是课题组通过分析计算，经过多项设计和工艺改进，在不增加辐冷器尺寸的条件下，使其夏季工作温度达到93K 以下。虽然理论计算可以达到要求，但实际产品究竟如何，还要通过试验验证。

要达到以上高水平要求，首先要解决辐射制冷器的几个关键技术问题。辐冷器太阳屏是要照到太阳光的，于是我们对电铸玻璃模具材料进行分析，找到既能适应光学加工，又能适应高低温电铸的玻璃材料。从上海到江苏，从东北到山东，我们分析、化验、试验多种玻璃材料的适应性能；所光加中心同志精益求精，尽量提高玻璃模具的光学特性。

实际上，在玻璃上电铸高反射金属，这在国内外都是很少见的。但上海市尊尚模具公司通过分析，对电铸工艺进行改进，经过多次试验验证，最终成功提高了电铸件的表面光学特性。

有了辐冷器太阳屏电铸件还不够，还需要镀制反射膜和保护膜。我们与八室科研人员一起反复试验分析镀膜材料和镀膜工艺，控制膜层厚度和镀膜工艺参数，使太阳屏全波段的吸收率降低、反射率提高。该镀膜工艺后来也用于“风云四号”A 星两台辐冷器太阳屏镀膜工艺中，取得良好效果。

通过对关键部件的有效控制及优化设计，我们研制的辐冷器在夏季太阳光照射下，3个月不需切换到100K 工作，最低温度就可达到85K 以下，制冷量比02 批星提高了近一倍。2012 年1 月13 日，“ 风云二号”F 星发射成功，辐冷器二级温度连续6 年多稳定在93.5K 工作，达到国家气象局卫星气象中心提出的“夏季汛期辐冷器在93K 工作”的要求，这在国际辐冷器上也是一大突破，我们迈上了一个新的台阶。

随后，“风云二号”G 星于2014 年12 月31 日发射成功，至今辐冷器制冷温度也稳定在93.5K 工作。“风云二号”H星于2018 年6 月5 日发射成功，目前已获取到清晰的红外图像，定点于我国最西部东经79 度赤道上空。

国家卫星气象中心F 星总结应用报告中介绍：F 星在应用上取得两项重要的进步，使我国对台风预报准确率达到国际先进水平。鉴于F 星扫描辐射计具有更加机动灵活的区域观测功能，实现了对台风、强对流天气的区域加密观测，取得了很大的作用，我国2013年对台风路径预报误差已小于90 公里，超过日本、达到美国的先进水平。“风云二号”气象卫星数据和资料已为国内280 多个气象台站以及东南亚、日本、韩国、美国、澳大利亚等多个国家和地区接收应用，在台风、暴雨等灾害性天气的监测预报中发挥了重大作用，取得了显著的经济和社会效益。

我走了一辈子“风云”路，深感要走好这条路，只能脚踏实地，学习多学科知识，要有持续创新的理念以及对航天事业高度的责任心、荣誉感，要精益求精地不断改进与提高产品质量，在严、细、实上下功夫，做好产品设计和生产，才能研制出一流的航天产品。

作者简介

张玉林，中科院上海技物所研究员、“风云二号”系列03 09星扫描辐射计副主任设计师