9月30日13時34分，中國極軌氣象衛星“風云三號”C星攜帶的新一代微波濕度計向地面接收站傳回首批大氣監測數據。這標志著我國成為國際上首個利用同一臺設備實現大氣濕度與溫度探測的國家。

這臺微波濕度計是中科院國家空間科學中心微波遙感技術院重點實驗室研究員張升偉、王振占團隊歷時兩年的研究成果。面對《中國科學報》記者的提問，兩人談起了這臺儀器的創新之處。

“這臺微波濕度計每2.667秒就可以掃描2700公里的地表寬度，約一個半小時就可以圍繞地球轉一圈。”擔任此次微波濕度計主任設計師的張升偉向記者介紹說，“作為衛星主載荷之一，與‘風云三號’A、B星相比，C星微波濕度計的探測頻率從原來的兩個增加到四個，探測通道數量也由原來的五個增加到十五個，這是C星微波濕度計區別于A、B星的最大特點。”

據了解，“風云三號”A、B星微波濕度計包括183GHz和150GHz兩個探測頻率，主要負責對大氣垂直高度的水汽分布進行層析探測。C星在原有基礎上增加了89GHz和118GHz兩個探測頻，是國際上首次在極軌氣象衛星上搭載118GHz輻射計，該頻段能夠測量大氣溫度的垂直分布，使C星可以實時獲取大氣同一時間、同一地區的溫度和濕度廓線。

“而利用多個探測通道可以對大氣垂直層面進行類似于‘CT掃描’式的分層探測。通道越多，分層就越精細，探測精度也就越高，有利于提高中長期數值天氣預報的準確性。”微波濕度計副主任設計師王振占告訴記者。

然而，通道多了兩倍，問題也隨之而來。如何在20兆赫的帶寬下實現高靈敏度指標具有很大挑戰，項目組技術人員通過反復計算、多次設計，終于高標準完成任務；同時，由于儀器在真空定標過程中真空罐每打開一次要耗費上百萬元，為了節省費用，負責定標工作的王振占等人還設計了一款自動升降機，減少了原來定標過程中重復開啟真空罐的花費。

從2003年“風云三號”A星微波濕度計開始研制到2013年C星微波濕度計的升級換代，十年來，我國微波濕度計實現了從無到有以及技術攀升的過程，推動了我國氣象衛星微波遙感技術走向國際領先水平，也為未來“風云四號”衛星以及其他型號的亞毫米波、太赫茲輻射計研發提供了技術基礎。

“我國微波濕度計雖然比美、歐起步晚了近20年，但起點卻很高，具體表現為‘三高’：高頻率、高精度、高分辨率。”張升偉說。而這中間無不浸透著該實驗室老中青三代科研人員的心血。

作為我國微波遙感技術領域創始人之一，中國工程院院士姜景山以戰略發展的眼光，在2000年布置了微波濕度計的預先研究和技術攻關，并且A星微波濕度計在國際上首次實施垂直極化和水平極化雙通道探測方案，提高了降雨預報的準確性。

同時，在A星微波濕度計之前，國內星載微波輻射計尚無真空定標的先例，王振占帶領的真空定標小組“摸著石頭過河”，通過多次摸底試驗，形成了一套規范的操作方法，在國內首次實現了星載微波輻射計上天前的真空定標，為我國其他航天工程型號，如探月工程嫦娥衛星、“海洋二號”等微波輻射計的真空定標提供了成熟的經驗。

從2008年至今，通過全天時、全天候地探測全球大氣水汽含量，“風云三號”A、B星的兩臺微波濕度計為預測預報臺風、暴雨等災害性天氣發揮了重要作用。事實上，正是由于“風云三號”A、B星微波濕度計的出色表現，其科學數據已被同化進歐洲中長期數值預報模式。隨著第三臺微波濕度計在軌組網運行，我國氣象監測水平和天氣預報能力將進一步提升。

談起微波濕度計創新成功的“秘訣”，張升偉告訴記者：“航天儀器要拿產品說話，務實求真、周到細致的航天精神就是我們的工作理念。”

“1×X=Y。在這個函數公式中，地面上工作是1，上天后的工作是X，如果X=0，所有的工作結果就是零。因此我們一切地面工作的目標就是確保‘X=1’。”王振占說。

十年來，中國科學院微波遙感技術重點實驗室已經為我國航天任務培養了一批年輕的科研骨干人才。發稿前夕，王振占榮獲2013年度“趙九章優秀中青年科學獎”。面對未來，兩位研究員表示，中科院的目標是引領創新，而國際航天領域的競爭歸根結底是人才的競爭，因此人才隊伍的建設將是未來實驗室發展重點之一。

兩位研究員還向記者透露，盡管當前我國微波濕度計等儀器整體已可以實現創新，但鑒于當前我國工業技術水平與國外差距較大，一些關鍵微波部組件，尤其是100GHz以上頻率的部組件國內尚無航天級產品。因此，要實現整個國產儀器設備的創新任重而道遠，還需要從根本上實現我國高頻率微波元器件的國產化，高精密組裝、測試等生產、工藝水平還需進一步提高。

（原載于《中國科學報》2013-10-23 第1版要聞）