12月11日00时11分,我国新一代静止气象卫星风云四号搭乘长征三号乙运载火箭,在西昌卫星发射中心发射成功。未来风云四号将全面取代风云二号,它笑瞰风云的本事如何?

里程碑

“风云四号卫星具有里程碑意义,它是瞄准世界先进水平的全新一代静止轨道气象卫星,将全面取代现有的风云二号卫星?！惫揽乒ぞ窒低彻こ趟靖彼境ふ约崴怠?/p>

新中国自己的气象卫星风云系列,是从1977年开始研发的,现在已形成了极轨气象卫星和静止轨道气象卫星两大系列。

极轨气象卫星有风云一号和风云三号,风云一号1988年首发,新一代极轨气象卫星风云三号2008年首发,目前已全面取代风云一号卫星。

静止轨道气象卫星有风云二号和风云四号。风云二号1997年首发,距今19年,也到了该升级换代的时候了,刚刚首发成功的风云四号就是我国新一代静止轨道气象卫星。

赵坚介绍,与风云二号卫星相比,风云四号卫星成像时间分辨率提高一倍,单星即可完成风云二号双星组网才能实现的15分钟全圆盘成像,区域观测能力超过风云二号,最快只需1分钟。

一个顶俩,还比那俩干得好!换代产品果然霸气。那么,跟国外同类卫星比起来,风云四号水平如何?

风云四号卫星与日本、美国2016年最新发射的葵花九号卫星、GOES-R卫星及欧洲正在研制的MTG等均属于新一代静止轨道气象卫星。

风云四号卫星工程总师李卿自豪地表示,风云四号的观测能力跟上述卫星相当,部分能力还是世界首创!成像观测能力方面,风云四号的扫描辐射计技术指标与美国刚刚发射的GOSE-R相当。但美、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。风云四号卫星则在同一卫星平台上装载了这两种载荷,并克服了一系列技术难题,做到两台载荷互不干扰,不影响卫星观测精度。“把两台复杂载荷装到一个卫星上,是国际首次!”

“风云四号将是国际上首个在二维成像观测的同时,实现对大气垂直分层三维观测的卫星。”李卿说,“我们相信,随着风云四号科研试验卫星的发射和应用,以及地面应用系统30多项卫星气象产品的开发,它将使我国卫星气象事业有一个质的飞跃,使我国的遥感卫星技术上一个崭新的台阶”。

新在哪

风云四号卫星2010年批复立项,其中的卫星系统由中国航天科技集团公司第八研究院抓总研制。它有哪些创新突破?

“风云四号是我国新一代静止轨道气象卫星的首发星,也是我国首颗高轨三轴稳定定量遥感卫星。”风云四号卫星系统总师董瑶海介绍,这颗卫星发射重量5400公斤,设计寿命7年。卫星发射后,将定点于赤道上方约36000公里的地球同步轨道上。

作为我国新一代静止轨道气象卫星,风云四号卫星采用了全新的总体方案、全新的载荷配置,关键技术突破多、自主创新成果多,概括来说有“三新”:

一是技术新。伴随着气象事业的发展,实现高精度、高时效、高频次的对地观测是世界气象卫星的发展趋势。风云四号卫星对标世界一流,成功突破了代表国际最前沿的高精度图像定位与配准、微振动测量与抑制、定量化遥感等20余项关键技术,填补了多项国内空白。尤其是图像定位和配准技术,经过地面试验验证,定位精度可达到1像元,与国外最新的高轨气象卫星处于同一起跑线上,进一步提高了我国静止轨道定量遥感卫星的研制能力,达到世界先进水平。

二是平台新。卫星首次使用了航天科技八院全新研制的SAST5000平台,具有承载能力大、质心低、力学响应小、对地面大等特点。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%,达到国际先进水平,将为稳定的气象业务观测提供有效支撑。

三是载荷新。风云四号是国际上首颗同时装载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。风云四号多通道扫描成像辐射计的成像通道从风云二号的5个增加到了14个,通道数量提升近3倍,与美国刚刚发射的GOSE-R相当。星上辐射定标精度达到1K、灵敏度0.1K,卫星在测量地面温度时误差小于1℃,只要发生0.1℃的变化就能感知出来。卫星全圆盘成像时间15分钟,区域观测能力最快可达1分钟,与欧美新一代静止轨道气象卫星相当。干涉式大气垂直探测仪是国际上首次装载于气象卫星上,它可以对大气结构实现高精度定量探测。卫星上还装载了我国自主研制的闪电成像仪,可提供闪电灾害预警。

能干啥

能力越大,责任越大。风云四号将为我们提供什么标准的服务呢?

董瑶海介绍,风云四号发射并投入运行后,将提供云、辐射、温湿度、大气、导风、闪电等30多种数据产品,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、粮食估产等提供服务。同时,我国作为世界气象组织的主要成员,风云四号的云图产品等数据资料,也可以通过星上设备转发给周边地区,为周边国家和地区的气象预报提供服务。

“风云四号静止气象卫星是世界上性能先进甚至是领先的气象卫星,此次建成的地面应用系统是迄今最为复杂的地面系统,在发射入轨后,将与现有卫星共同构成新一代的静止气象卫星观测系统。星地协同,高效运行,发挥应用效益?！狈缭扑暮盼佬堑孛嬗τ孟低匙苁φ胖厩褰樯芩?。

风云四号卫星的气象服务水准将远超我国以往的气象卫星。

它眼睛更锐利——空间分辨率最高达500米,反映更敏捷——区域观测时间分辨率可达1分钟,光谱分辨率更高——可以看到更多的大气和地物特征,可以剖析大气——能获取大气三维温湿度结构、相当于对大气环境作CT扫描,还不怕闪瞎眼——1秒钟可拍摄500张闪电图,探测区域范围内的闪电频次和强度,用来实现对强对流天气的监测与跟踪。

张志清说:“风云四号全新的观测数据,将支持大气科学的前沿性研究,从长远看,会提升我国的天气预报水平?！?经济日报记者 佘惠敏 杜 芳)