12月11日00時(shí)11分,我國新一代靜止氣象衛(wèi)星風(fēng)云四號(hào)搭乘長(zhǎng)征三號(hào)乙運(yùn)載火箭,在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射成功。未來風(fēng)云四號(hào)將全面取代風(fēng)云二號(hào),它笑瞰風(fēng)云的本事如何?

里程碑

“風(fēng)云四號(hào)衛(wèi)星具有里程碑意義,它是瞄準(zhǔn)世界先進(jìn)水平的全新一代靜止軌道氣象衛(wèi)星,將全面取代現(xiàn)有的風(fēng)云二號(hào)衛(wèi)星。”國防科工局系統(tǒng)工程司副司長(zhǎng)趙堅(jiān)說。

新中國自己的氣象衛(wèi)星風(fēng)云系列,是從1977年開始研發(fā)的,現(xiàn)在已形成了極軌氣象衛(wèi)星和靜止軌道氣象衛(wèi)星兩大系列。

極軌氣象衛(wèi)星有風(fēng)云一號(hào)和風(fēng)云三號(hào),風(fēng)云一號(hào)1988年首發(fā),新一代極軌氣象衛(wèi)星風(fēng)云三號(hào)2008年首發(fā),目前已全面取代風(fēng)云一號(hào)衛(wèi)星。

靜止軌道氣象衛(wèi)星有風(fēng)云二號(hào)和風(fēng)云四號(hào)。風(fēng)云二號(hào)1997年首發(fā),距今19年,也到了該升級(jí)換代的時(shí)候了,剛剛首發(fā)成功的風(fēng)云四號(hào)就是我國新一代靜止軌道氣象衛(wèi)星。

趙堅(jiān)介紹,與風(fēng)云二號(hào)衛(wèi)星相比,風(fēng)云四號(hào)衛(wèi)星成像時(shí)間分辨率提高一倍,單星即可完成風(fēng)云二號(hào)雙星組網(wǎng)才能實(shí)現(xiàn)的15分鐘全圓盤成像,區(qū)域觀測(cè)能力超過風(fēng)云二號(hào),最快只需1分鐘。

一個(gè)頂倆,還比那倆干得好!換代產(chǎn)品果然霸氣。那么,跟國外同類衛(wèi)星比起來,風(fēng)云四號(hào)水平如何?

風(fēng)云四號(hào)衛(wèi)星與日本、美國2016年最新發(fā)射的葵花九號(hào)衛(wèi)星、GOES-R衛(wèi)星及歐洲正在研制的MTG等均屬于新一代靜止軌道氣象衛(wèi)星。

風(fēng)云四號(hào)衛(wèi)星工程總師李卿自豪地表示,風(fēng)云四號(hào)的觀測(cè)能力跟上述衛(wèi)星相當(dāng),部分能力還是世界首創(chuàng)!成像觀測(cè)能力方面,風(fēng)云四號(hào)的掃描輻射計(jì)技術(shù)指標(biāo)與美國剛剛發(fā)射的GOSE-R相當(dāng)。但美、歐把成像輻射計(jì)和干涉式垂直大氣探測(cè)儀分別裝在兩顆衛(wèi)星上實(shí)現(xiàn)成像觀測(cè)和垂直探測(cè),以避免兩臺(tái)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。風(fēng)云四號(hào)衛(wèi)星則在同一衛(wèi)星平臺(tái)上裝載了這兩種載荷,并克服了一系列技術(shù)難題,做到兩臺(tái)載荷互不干擾,不影響衛(wèi)星觀測(cè)精度。“把兩臺(tái)復(fù)雜載荷裝到一個(gè)衛(wèi)星上,是國際首次!”

“風(fēng)云四號(hào)將是國際上首個(gè)在二維成像觀測(cè)的同時(shí),實(shí)現(xiàn)對(duì)大氣垂直分層三維觀測(cè)的衛(wèi)星。”李卿說,“我們相信,隨著風(fēng)云四號(hào)科研試驗(yàn)衛(wèi)星的發(fā)射和應(yīng)用,以及地面應(yīng)用系統(tǒng)30多項(xiàng)衛(wèi)星氣象產(chǎn)品的開發(fā),它將使我國衛(wèi)星氣象事業(yè)有一個(gè)質(zhì)的飛躍,使我國的遙感衛(wèi)星技術(shù)上一個(gè)嶄新的臺(tái)階”。

新在哪

風(fēng)云四號(hào)衛(wèi)星2010年批復(fù)立項(xiàng),其中的衛(wèi)星系統(tǒng)由中國航天科技集團(tuán)公司第八研究院抓總研制。它有哪些創(chuàng)新突破?

“風(fēng)云四號(hào)是我國新一代靜止軌道氣象衛(wèi)星的首發(fā)星,也是我國首顆高軌三軸穩(wěn)定定量遙感衛(wèi)星。”風(fēng)云四號(hào)衛(wèi)星系統(tǒng)總師董瑤海介紹,這顆衛(wèi)星發(fā)射重量5400公斤,設(shè)計(jì)壽命7年。衛(wèi)星發(fā)射后,將定點(diǎn)于赤道上方約36000公里的地球同步軌道上。

作為我國新一代靜止軌道氣象衛(wèi)星,風(fēng)云四號(hào)衛(wèi)星采用了全新的總體方案、全新的載荷配置,關(guān)鍵技術(shù)突破多、自主創(chuàng)新成果多,概括來說有“三新”:

一是技術(shù)新。伴隨著氣象事業(yè)的發(fā)展,實(shí)現(xiàn)高精度、高時(shí)效、高頻次的對(duì)地觀測(cè)是世界氣象衛(wèi)星的發(fā)展趨勢(shì)。風(fēng)云四號(hào)衛(wèi)星對(duì)標(biāo)世界一流,成功突破了代表國際最前沿的高精度圖像定位與配準(zhǔn)、微振動(dòng)測(cè)量與抑制、定量化遙感等20余項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),填補(bǔ)了多項(xiàng)國內(nèi)空白。尤其是圖像定位和配準(zhǔn)技術(shù),經(jīng)過地面試驗(yàn)驗(yàn)證,定位精度可達(dá)到1像元,與國外最新的高軌氣象衛(wèi)星處于同一起跑線上,進(jìn)一步提高了我國靜止軌道定量遙感衛(wèi)星的研制能力,達(dá)到世界先進(jìn)水平。

二是平臺(tái)新。衛(wèi)星首次使用了航天科技八院全新研制的SAST5000平臺(tái),具有承載能力大、質(zhì)心低、力學(xué)響應(yīng)小、對(duì)地面大等特點(diǎn)。與風(fēng)云二號(hào)類似陀螺旋轉(zhuǎn)的自旋穩(wěn)定方式不同,風(fēng)云四號(hào)采用了三軸穩(wěn)定方式,可以輕松實(shí)現(xiàn)在高空對(duì)地球的24小時(shí)凝視,對(duì)地觀測(cè)時(shí)間利用率接近80%,達(dá)到國際先進(jìn)水平,將為穩(wěn)定的氣象業(yè)務(wù)觀測(cè)提供有效支撐。

三是載荷新。風(fēng)云四號(hào)是國際上首顆同時(shí)裝載多通道掃描成像輻射計(jì)和干涉式大氣垂直探測(cè)儀的高軌氣象衛(wèi)星。風(fēng)云四號(hào)多通道掃描成像輻射計(jì)的成像通道從風(fēng)云二號(hào)的5個(gè)增加到了14個(gè),通道數(shù)量提升近3倍,與美國剛剛發(fā)射的GOSE-R相當(dāng)。星上輻射定標(biāo)精度達(dá)到1K、靈敏度0.1K,衛(wèi)星在測(cè)量地面溫度時(shí)誤差小于1℃,只要發(fā)生0.1℃的變化就能感知出來。衛(wèi)星全圓盤成像時(shí)間15分鐘,區(qū)域觀測(cè)能力最快可達(dá)1分鐘,與歐美新一代靜止軌道氣象衛(wèi)星相當(dāng)。干涉式大氣垂直探測(cè)儀是國際上首次裝載于氣象衛(wèi)星上,它可以對(duì)大氣結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)高精度定量探測(cè)。衛(wèi)星上還裝載了我國自主研制的閃電成像儀,可提供閃電災(zāi)害預(yù)警。

能干啥

能力越大,責(zé)任越大。風(fēng)云四號(hào)將為我們提供什么標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)呢?

董瑤海介紹,風(fēng)云四號(hào)發(fā)射并投入運(yùn)行后,將提供云、輻射、溫濕度、大氣、導(dǎo)風(fēng)、閃電等30多種數(shù)據(jù)產(chǎn)品,可為我國及周邊地區(qū)的短時(shí)氣象預(yù)報(bào)、臺(tái)風(fēng)監(jiān)測(cè)、環(huán)境及污染監(jiān)測(cè)、自然災(zāi)害監(jiān)測(cè)、森林防火、糧食估產(chǎn)等提供服務(wù)。同時(shí),我國作為世界氣象組織的主要成員,風(fēng)云四號(hào)的云圖產(chǎn)品等數(shù)據(jù)資料,也可以通過星上設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)給周邊地區(qū),為周邊國家和地區(qū)的氣象預(yù)報(bào)提供服務(wù)。

“風(fēng)云四號(hào)靜止氣象衛(wèi)星是世界上性能先進(jìn)甚至是領(lǐng)先的氣象衛(wèi)星,此次建成的地面應(yīng)用系統(tǒng)是迄今最為復(fù)雜的地面系統(tǒng),在發(fā)射入軌后,將與現(xiàn)有衛(wèi)星共同構(gòu)成新一代的靜止氣象衛(wèi)星觀測(cè)系統(tǒng)。星地協(xié)同,高效運(yùn)行,發(fā)揮應(yīng)用效益。”風(fēng)云四號(hào)衛(wèi)星地面應(yīng)用系統(tǒng)總師張志清介紹說。

風(fēng)云四號(hào)衛(wèi)星的氣象服務(wù)水準(zhǔn)將遠(yuǎn)超我國以往的氣象衛(wèi)星。

它眼睛更銳利——空間分辨率最高達(dá)500米,反映更敏捷——區(qū)域觀測(cè)時(shí)間分辨率可達(dá)1分鐘,光譜分辨率更高——可以看到更多的大氣和地物特征,可以剖析大氣——能獲取大氣三維溫濕度結(jié)構(gòu)、相當(dāng)于對(duì)大氣環(huán)境作CT掃描,還不怕閃瞎眼——1秒鐘可拍攝500張閃電圖,探測(cè)區(qū)域范圍內(nèi)的閃電頻次和強(qiáng)度,用來實(shí)現(xiàn)對(duì)強(qiáng)對(duì)流天氣的監(jiān)測(cè)與跟蹤。

張志清說:“風(fēng)云四號(hào)全新的觀測(cè)數(shù)據(jù),將支持大氣科學(xué)的前沿性研究,從長(zhǎng)遠(yuǎn)看,會(huì)提升我國的天氣預(yù)報(bào)水平。”(經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)記者 佘惠敏 杜 芳)