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

里程碑

“風云四號衛(wèi)星具有里程碑意義,它是瞄準世界先進水平的全新一代靜止軌道氣象衛(wèi)星,將全面取代現(xiàn)有的風云二號衛(wèi)星?！眹揽乒ぞ窒到y(tǒng)工程司副司長趙堅說。

新中國自己的氣象衛(wèi)星風云系列,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)星有風云一號和風云三號,風云一號1988年首發(fā),新一代極軌氣象衛(wèi)星風云三號2008年首發(fā),目前已全面取代風云一號衛(wèi)星。

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

趙堅介紹,與風云二號衛(wèi)星相比,風云四號衛(wèi)星成像時間分辨率提高一倍,單星即可完成風云二號雙星組網(wǎng)才能實現(xiàn)的15分鐘全圓盤成像,區(qū)域觀測能力超過風云二號,最快只需1分鐘。

一個頂倆,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,風云四號水平如何?

風云四號衛(wèi)星與日本、美國2016年最新發(fā)射的葵花九號衛(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。

風云四號衛(wèi)星工程總師李卿自豪地表示,風云四號的觀測能力跟上述衛(wèi)星相當,部分能力還是世界首創(chuàng)!成像觀測能力方面,風云四號的掃描輻射計技術指標與美國剛剛發(fā)射的GOSE-R相當。但美、歐把成像輻射計和干涉式垂直大氣探測儀分別裝在兩顆衛(wèi)星上實現(xiàn)成像觀測和垂直探測,以避免兩臺大型光學儀器運動部件帶來的動力學干擾等技術問題。風云四號衛(wèi)星則在同一衛(wèi)星平臺上裝載了這兩種載荷,并克服了一系列技術難題,做到兩臺載荷互不干擾,不影響衛(wèi)星觀測精度?！鞍褍膳_復雜載荷裝到一個衛(wèi)星上,是國際首次!”

“風云四號將是國際上首個在二維成像觀測的同時,實現(xiàn)對大氣垂直分層三維觀測的衛(wèi)星?！崩钋湔f,“我們相信,隨著風云四號科研試驗衛(wèi)星的發(fā)射和應用,以及地面應用系統(tǒng)30多項衛(wèi)星氣象產(chǎn)品的開發(fā),它將使我國衛(wèi)星氣象事業(yè)有一個質(zhì)的飛躍,使我國的遙感衛(wèi)星技術上一個嶄新的臺階”。

新在哪

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

“風云四號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?！憋L云四號衛(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,設計壽命7年。衛(wèi)星發(fā)射后,將定點于赤道上方約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,風云四號衛(wèi)星采用了全新的總體方案、全新的載荷配置,關鍵技術突破多、自主創(chuàng)新成果多,概括來說有“三新”:

一是技術新。伴隨著氣象事業(yè)的發(fā)展,實現(xiàn)高精度、高時效、高頻次的對地觀測是世界氣象衛(wèi)星的發(fā)展趨勢。風云四號衛(wèi)星對標世界一流,成功突破了代表國際最前沿的高精度圖像定位與配準、微振動測量與抑制、定量化遙感等20余項關鍵技術,填補了多項國內(nèi)空白。尤其是圖像定位和配準技術,經(jīng)過地面試驗驗證,定位精度可達到1像元,與國外最新的高軌氣象衛(wèi)星處于同一起跑線上,進一步提高了我國靜止軌道定量遙感衛(wèi)星的研制能力,達到世界先進水平。

二是平臺新。衛(wèi)星首次使用了航天科技八院全新研制的SAST5000平臺,具有承載能力大、質(zhì)心低、力學響應小、對地面大等特點。與風云二號類似陀螺旋轉的自旋穩(wěn)定方式不同,風云四號采用了三軸穩(wěn)定方式,可以輕松實現(xiàn)在高空對地球的24小時凝視,對地觀測時間利用率接近80%,達到國際先進水平,將為穩(wěn)定的氣象業(yè)務觀測提供有效支撐。

三是載荷新。風云四號是國際上首顆同時裝載多通道掃描成像輻射計和干涉式大氣垂直探測儀的高軌氣象衛(wèi)星。風云四號多通道掃描成像輻射計的成像通道從風云二號的5個增加到了14個,通道數(shù)量提升近3倍,與美國剛剛發(fā)射的GOSE-R相當。星上輻射定標精度達到1K、靈敏度0.1K,衛(wèi)星在測量地面溫度時誤差小于1℃,只要發(fā)生0.1℃的變化就能感知出來。衛(wèi)星全圓盤成像時間15分鐘,區(qū)域觀測能力最快可達1分鐘,與歐美新一代靜止軌道氣象衛(wèi)星相當。干涉式大氣垂直探測儀是國際上首次裝載于氣象衛(wèi)星上,它可以對大氣結構實現(xiàn)高精度定量探測。衛(wèi)星上還裝載了我國自主研制的閃電成像儀,可提供閃電災害預警。

能干啥

能力越大,責任越大。風云四號將為我們提供什么標準的服務呢?

董瑤海介紹,風云四號發(fā)射并投入運行后,將提供云、輻射、溫濕度、大氣、導風、閃電等30多種數(shù)據(jù)產(chǎn)品,可為我國及周邊地區(qū)的短時氣象預報、臺風監(jiān)測、環(huán)境及污染監(jiān)測、自然災害監(jiān)測、森林防火、糧食估產(chǎn)等提供服務。同時,我國作為世界氣象組織的主要成員,風云四號的云圖產(chǎn)品等數(shù)據(jù)資料,也可以通過星上設備轉發(fā)給周邊地區(qū),為周邊國家和地區(qū)的氣象預報提供服務。

“風云四號靜止氣象衛(wèi)星是世界上性能先進甚至是領先的氣象衛(wèi)星,此次建成的地面應用系統(tǒng)是迄今最為復雜的地面系統(tǒng),在發(fā)射入軌后,將與現(xiàn)有衛(wèi)星共同構成新一代的靜止氣象衛(wèi)星觀測系統(tǒng)。星地協(xié)同,高效運行,發(fā)揮應用效益。”風云四號衛(wèi)星地面應用系統(tǒng)總師張志清介紹說。

風云四號衛(wèi)星的氣象服務水準將遠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500米,反映更敏捷——區(qū)域觀測時間分辨率可達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構、相當于對大氣環(huán)境作CT掃描,還不怕閃瞎眼——1秒鐘可拍攝500張閃電圖,探測區(qū)域范圍內(nèi)的閃電頻次和強度,用來實現(xiàn)對強對流天氣的監(jiān)測與跟蹤。

張志清說:“風云四號全新的觀測數(shù)據(jù),將支持大氣科學的前沿性研究,從長遠看,會提升我國的天氣預報水平?！?經(jīng)濟日報記者 佘惠敏 杜 芳)