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一个顶俩可抓闪电 沪研“风云四号”气象卫星今凌晨成功发射

  伴随着长征三号乙运载火箭的腾空而起,我国新一代静止气象卫星首发星“风云四号”在西昌卫星发射中心成功升空。新华社图片 陈建力摄

  【新民晚报·新民网】太空中的“风云”气象卫星再添“家族成员”。2016年12月11日零时11分,伴随着长征三号乙运载火箭的腾空而起,我国新一代静止气象卫星首发星“风云四号”在西昌卫星发射中心成功升空,奔向36000公里远处的太空“新家”。说起“风云四号”,它的头衔可了不得,世界上首个“一个顶俩”、可抓闪电的高轨气象卫星说的就是它!

  提供34种气象数据

  整体性能达到世界一流水平

  “‘风云四号’卫星发射后,还将经过5次变轨,于12月19日左右抵达定点于赤道上方36000公里的地球同步轨道上。届时,首张可见光云图就可以传回。再过一个月,红外云图也可获取。”中国航天科技集团上海航天技术研究院、风云四号卫星总指挥陈文强介绍,“风云四号”卫星正式投入业务运行后,将提供包括云、辐射、温湿度、大气、导风、闪电等34种数据产品,可为我国及周边地区的短时气象预报、台风监测、环境及污染监测、自然灾害监测、森林防火、粮食亩产等提供服务,产品的种类、数量以及定量化指标均较之前的卫星产品有显著提升。

  作为世界气象组织的主要成员,“风云四号”卫星的云图产品等数据资料,也可以通过星上设备转发给周边国家和地区,提供气象预报服务。

  “‘风云四号’由中国航天科技集团上海航天技术研究院抓总研制,在技术上实现从跟跑并跑向并跑领跑的重大跨越。”上海航天技术研究院科研三部部长路同山介绍,“风云四号”整体性能达到欧美最新一代静止气象卫星的水平,与今年11月19日发射的美国GOES-R卫星和欧洲正在研制的MTG卫星相比毫不逊色,部分技术甚至领先美、欧。

图说:发射前,科研人员对“风云四号”卫星进行检测。图片由中国航天科技集团上海航天技术研究院提供

  搭载四样强大“宝贝”

  一秒钟可拍摄500张闪电图

  作为我国第二代静止气象卫星,“风云四号”采用了全新的载荷配置,搭载了四个强大的科技装备——

  多通道扫描成像辐射计。成像通道从“风云二号”的5个增加到了14个,覆盖3个可见光和11个短波红外、中波红外和长波红外等波段,与美国刚刚发射的GOSE-R的16通道相当。同时,星上辐射定标精度达到1K、灵敏度0.1K,也就是说,卫星在测量地面温度时误差小于1℃,只要发生0.1℃的变化都能感知出来。时间分辨率地球全圆盘为15分钟,区域观测能力3~5分钟,比现有的卫星提高了3倍,大幅提升了对台风、雷暴、强对流天气等重大和突发性灾害气候的观测能力。

  最新研制的红外干涉式大气垂直探测仪。获取大气的温度、湿度的垂直结构观测数据。探测仪的探测通道达1700个,可在垂直方向上对大气结构实现高精度定量探测。有了这个“宝贝”,“风云四号”和其他在轨运行的家族成员相比,不仅实现了从黑白电视机向彩色电视机的跨越,还从以往只能对大气环境作X光进化为作CT扫描,进行切片观察,大大提高了气象观测的能力。

  我国自主研制的闪电成像仪。一秒钟可以拍摄500张闪电图,探测区域范围内的闪电频次和强度,实现对强对流天气的监测与跟踪,提供闪电灾害预警,这也是国内首次应用。

  空间环境监测仪器包。包括高能粒子探测器、三轴磁通门磁强计、卫星辐照计量仪与充电电位测量仪,可开展磁场探测、粒子的方向探测、充电电位和辐照剂量监测等多种空间环境试验。

图说:“风云四号”上的载荷配置示意图。图片由中国航天科技集团上海航天技术研究院提供

  创下多个“首次”

  世界上首个“一个顶俩”的高轨气象卫星

  说起“风云四号”卫星,它可威风了,创下了不少的“国内首次”、“国际领先”——

  我国首颗高轨三轴稳定定量遥感卫星。与“风云二号”类似陀螺旋转的自旋稳定方式不同,“风云四号”采用了三轴稳定方式,可以轻松实现在高空对地球的24小时凝视,对地观测时间利用率接近80%,将为稳定的气象业务观测提供有效支撑,总体水平达到国际先进。

图说:在试验场等候发射任务的“风云四号”卫星。图片由中国航天科技集团上海航天技术研究院提供

  国际上首次在单星上同时搭载了多通道扫描成像辐射计和干涉式大气垂直探测仪的高轨气象卫星。由于技术、经费等方面的因素,美、欧把成像辐射计和干涉式垂直大气探测仪,分别装在两颗卫星上实现成像观测和垂直探测,以避免两台大型光学仪器运动部件带来的动力学干扰等技术问题,影响图像观测目标的定位以及图像中每个像素的配准。

  “风云四号”则解决了在多种动力学干扰环境下卫星的高姿态稳定和高指向精度、图像的定位和配准、卫星平台微振动测量和抑制等核心关键技术,成功在同一卫星平台上装载了这两种载荷。这就意味着,“风云四号”实际上是用一颗卫星干了其他国家两颗卫星的活儿,效率高不说,更是大大节约了研制成本。

  T型太阳翼首次亮相太空。传统卫星的太阳翼都是双翼构型,分布在卫星的两侧,就像两只展开的翅膀。由于“风云四号”安装布局限制,只能在一侧布置太阳电池翼。为此,设计师们首次给卫星的太阳电池翼设计了“T”构型,大大缩短了太阳翼质心和卫星的距离,一旦太阳翼发生晃动或者抖动,对卫星的干扰也是非常小的。

图说:“风云四号”卫星整装待发。图片由中国航天科技集团上海航天技术研究院提供

  逐步接替“风云二号”业务

  后续业务星研制进行中

  气象卫星与其他卫星不同,要求提供连续稳定的业务运行数据,也就是一天24小时、全年无休地当班,每天都要报出晴雨、温度、风力等数据,这就要求卫星具有极高的可靠性与时效性。目前,我们所看到中央电视台天气预报的卫星云图,基本上来自在轨运行的“风云二号”E、F、G三颗星。而刚刚发射的“风云四号”设计寿命7年,正式投入业务运行后将逐步接替“风云二号”,提供更加及时和高精度的观测数据,进一步提高天气预报的准确率。

  如果哪天卫星不能提供云图,造成的影响是不可估量的。因此,气象卫星上天前,科研人员在地面都会进行大量的试验,来确保万无一失。不过,由于太空复杂的环境,也总难免会出错。当年,“风云二号”卫星曾发生丢失云图,“风云三号”C星在轨发生故障,导致一段时间收不到云图,立马受到国内外广泛关注。对此,“风云四号”做好了全面详尽的预案。路同山告诉记者,如果在轨出现异常,可以通过地面操控进行处理。同时,“风云二号”多颗卫星仍在轨业务运行,“风云四号”的后续业务星研制也在进行之中。

图说:我国新一代静止气象卫星首发星“风云四号”在西昌卫星发射中心成功升空,奔向36000公里远处的太空“新家”。新华社图片 陈建力摄

  我国是世界气象组织的重要成员,风云系列卫星也是全球对地观测业务卫星序列的重要成员,除了大家每天收到的天气预报,还要为世界其他国家提供气象数据,目前全球有90多个国家和地区使用风云卫星数据,风云卫星受到国内外广泛关注。

  资料显示,“十二五”期间,我国24小时晴雨预报准确率较“十一五”提高了2个百分点,温度预报准确率提高了13个百分点,气象卫星透出产出效益比高达1:40。风云四号的发射成功和在轨应用,将进一步提升我国和世界气象卫星观测能力,为国民经济发挥更大的作用。

  新民晚报记者 裘颖琼

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