这颗或许是世界上最厉害的气象卫星，自带了一些令人惊叹的“黑科技”，这些“黑科技”主要依靠4个关键载荷来实现。

首先是多通道扫描成像辐射计。气象卫星观测地表状况，主要通过不同温度的辐射来辨识。

风云四号成像并不是一次性扫描完整个半球，而是一行一行扫描，再拼出整个图像，就像多个栅条合成一个百叶窗。相邻“栅条”之间既不能有缝隙，又不能大面积重合，这要求卫星镜头定位极其准确——不超过1公里。地面误差不超过1公里，在3.6万公里之遥的卫星上，镜头的转动角度就要控制在5角秒之内。5角秒是多少呢？相当于秒针“滴答”转动一格角度的1/4320。

所以，卫星拍摄图像时，既要“瞄得准”——相机准确定位，也要“对得上”——相邻图像配准精确。这就是气象卫星领域的世界性难题：图像定位与配准。美国从1994年开始研究，通过数颗卫星持续改进，直到2006年才有所改善，最新的GOES-R卫星达到了1公里的定位精度。如果在轨运行良好，风云四号将一步达到这个水平。

气象卫星属于定量遥感卫星的一种，需要获取准确的、定量化的大气和地表观测信息。从3.6万公里高空看地表某处，风云四号感应出的温度与实测温度不超过1摄氏度。而每当观测区域升温或降温0.1摄氏度时，风云四号立刻就能感知。

极少数的人能听出“绝对音高”，风云卫星则需要感知“绝对辐射值”。然而，辐射计往往受到干扰，感知的辐射值与真实值产生偏差，因此需要为卫星寻找一个准确的辐射值作为标准（“定标”）。准确的辐射值来自于保持确定温度的定标物。卫星一边对着定标物扫描，校正“标尺”，一边利用这个“标尺”测定观测区域的数值。研制人员为风云四号选择的定标物包括月亮、宇宙空间内4k（接近绝对零度）冷背景、控温在300k的一个星上黑体以及多个地面靶标等。

第二项关键载荷是干涉式大气垂直探测仪。底层云与高层云之间存在着温差，从而产生对流，发生强对流天气。当我们对强对流天气的研究不断深入时，就必须对不同高度的大气进行一层层切片分析。用风云四号卫星总设计师董瑶海的话说，就像对大气环境作CT扫描，对暴雨等强对流天气的观测将更细致、更准确。

然而，干涉式垂直探测仪对振动干扰极其敏感，些微振动就会诱发动镜发生角秒级的倾斜，使得光谱性能退化。其最敏感的一段，微振动量级必须小于0.1mg（g指标准重力加速度，说话声扰动空气的振动量级约为1mg）。微振动测量与抑制难题的攻克，在我国卫星研制史上也是开创性的。

风云四号将扫描成像辐射计与干涉式大气垂直探测仪集于一身，这不仅是全球首创，也挑战了行业惯例。因为两台载荷均装有运动部件，同时工作会对卫星平台产生扰动。欧美均未实现“合体”，欧洲计划用两颗卫星分别实现成像观测和垂直探测，后者最快2022年才能发射。风云四号卫星平台则通过图像配准与导航和整星隔振等技术，第一个登上了“珠穆朗玛峰”。

这不是“炫技”之举，不仅可以节约成本，对于气象观测效果也大有裨益。风云四号副总设计师沈毅力解释，这两台仪器以同一个角度观测同一个目标，综合水平与垂直方向数据进行分析，会进一步提高观测精度。（倪伟）