新華社北京12月11日電 題:觀天象知冷暖,“風云”衛星添“新丁”——解碼風云四號衛星

新華社記者白國龍

 12月11日,搭載風云四號衛星的運載火箭在西昌衛星發射中心點火升空。新華社記者陳建力攝

2016年12月11日凌晨,風云四號衛星從西昌衛星發射中心升空,風云衛星家族又添“新丁”。這是我國最先進的靜止軌道氣象衛星,承擔著靜止軌道氣象衛星升級換代的使命,將進一步提升我國氣象衛星的觀測水平。

風云四號:“七字”玄機

風云四號的玄機,可用“七六五四三二一”七個字解釋。

——“七”年設計壽命,近七年自主研制。

2010年3月,我國風云四號科研試驗衛星工程正式立項。中國航天科技集團公司八院風云四號衛星系統總師董瑤海說,早前也試圖與歐洲合作,但一個小小的元器件,歐洲人卻開出比整星還貴的天價——“5億元人民幣你要不要?”

航天高技術是買不來的。近七年的鉆研,打造出這顆設計壽命七年的風云四號,最令董瑤海自豪的是,“所有的核心技術都是自主研發的”。

——“六”面柱體構型。

風云四號采用六面柱體構型,具有對地面大、質心低等優點,有利于安裝體積更大、數量更多的有效載荷,能讓衛星在太空中更穩定地運行。

——“五”項任務,“體重”超五噸。

風云四號是發射重量達5.4噸的大衛星,它有五大任務:獲取地球表面和云的多光譜、高精度定量觀測數據和圖像,獲得高頻次的區域圖像;實現大氣溫度和濕度參數的垂直結構觀測;實現閃電成像觀測;完成衛星圖像、遙感數據及產品分發和災害性天氣警報信息發布;監測太陽活動和空間環境等。

——“四”大有效載荷。

中國航天科技集團公司八院風云四號衛星工程總師李卿介紹,風云四號觀天象、測風云靠的是裝載多通道掃描成像輻射計、干涉式大氣垂直探測儀、閃電成像儀和空間環境監測儀器包等4個探測載荷。

——“三”軸穩定控制。

與衛星風云二號采用的自旋穩定控制不同,三軸穩定控制能讓風云四號在X、Y、Z三個方向上均相對地球保持姿態不動,讓衛星的有效載荷始終對準需要觀測的目標,從而將觀測效率與風云二號相比提高近20倍。

——“二”代靜止軌道氣象衛星。

我國氣象衛星有極軌和靜止軌道兩個序列。目前,極軌氣象衛星方面,新一代的風云三號衛星已全面取代風云一號衛星;靜止軌道氣象衛星中,風云二號首星發射距今已有19年,作為第二代靜止軌道氣象衛星的首發星,風云四號為我國靜止軌道氣象衛星的升級換代吹響號角。

——“一”個太陽翼。

為了使衛星上的紅外探測儀不受太陽帆板上產生紅外輻射反射的影響,風云四號采用了單太陽翼的設計,保證衛星定標精度。

風云家族:榮耀40年

明天的天氣會怎樣?這與我們每個人的生活密切相關。

在古代,人們靠肉眼觀察風云;后來有了探空氣球、氣象雷達等觀測工具。1960年4月1日,美國發射了世界上第一顆氣象衛星泰羅斯-1,人類從此進入了氣象衛星時代。

1969年周恩來總理指示:“要搞我們自己的氣象衛星。”1977年,風云一號衛星開始研制,拉開了我國風云系列氣象衛星發展的帷幕。

經過近40年發展,我國成功發射了4顆風云一號、 7顆風云二號、3顆風云三號衛星,形成極軌氣象衛星和靜止軌道氣象衛星兩大系列。極軌衛星圍繞南北極跨越赤道飛行,主要用于天氣預報、生態、環境監測以及氣候變化研究。

靜止衛星在地球赤道上空,與地球自轉同步運行,能對局部地區進行高頻次的觀測,對中尺度強對流天氣進行預報。

國家國防科工局系統工程司副司長趙堅說,風云二號衛星從1998年投入運行以來,截止到2015年底,對登陸或影響我國的168個臺風監測實現了全覆蓋。風云氣象衛星資料的加入,使臺風預報準確率連年提升,為我國防災減災、應對氣候變化、保障生態文明建設等做出了重要貢獻。

如今,我國風云系列衛星已經達到國外同類衛星的先進水平,被世界氣象組織(WMO)列入國際氣象業務衛星序列,為全球70多個國家和地區、國內2500家用戶提供風云衛星資料。

對標世界一流,“風云”三分天下

隨著近些年厄爾尼諾現象的加劇,局部極端天氣愈加頻繁,世界各國都在提升氣象衛星的精確度和實時性上發力。

國家國防科工局系統工程司副司長趙堅說,我國風云系列氣象衛星現已形成與美國、歐洲氣象衛星三足鼎立的局面,目前東半球的氣象預報主要靠我國的氣象衛星提供相關資料。

2016年11月2日,日本發射了向日葵9號氣象衛星,18天后,美國GOES-R氣象衛星也發射升空。

而此次發射的風云四號,與向日葵9號、GOES-R衛星及歐洲正在研制的MTG等均屬于新一代靜止軌道氣象衛星。

據國家國防科工局系統工程司副司長趙堅介紹,風云四號的掃描輻射計技術指標與美國剛剛發射的GOSE-R相當,能感知地面溫度0.1℃的變化,全圓盤成像時間15分鐘,1000×1000公里區域觀測能力為1分鐘。

同時,擁有1600個探測通道的干涉式大氣垂直探測儀是國際首次發射,能大大提高氣象觀測的能力。而干涉式大氣垂直探測儀和多通道掃描成像輻射計兩臺大型儀器載荷也是國際首次集于一顆衛星,采用圖像定位與配準系統和微振動抑制系統,解決了世界性難題。

此外,我國自主研制的閃電成像儀能一秒鐘拍攝500張閃電圖,提供閃電災害預警,填補了國內空白。

中國氣象局國家衛星氣象中心風云四號地面應用系統總師張志清說,風云四號是世界上性能先進甚至是領先的氣象衛星,未來將在天氣監測與預報、氣象防災減災、應對氣候變化、生態環境監測、航空和空間天氣等領域得到廣泛應用。將來還會有更多的氣象衛星加入觀測風雨溫濕,預警冰雪雷電的隊伍中,守望人間“冷暖”。