新华社北京12月11日电 题:观天象知冷暖,“风云”卫星添“新丁”——解码风云四号卫星

新华社记者白国龙

 12月11日,搭载风云四号卫星的运载火箭在西昌卫星发射中心点火升空。新华社记者陈建力摄

2016年12月11日凌晨,风云四号卫星从西昌卫星发射中心升空,风云卫星家族又添“新丁”。这是我国最先进的静止轨道气象卫星,承担着静止轨道气象卫星升级换代的使命,将进一步提升我国气象卫星的观测水平。

风云四号:“七字”玄机

风云四号的玄机,可用“七六五四三二一”七个字解释。

——“七”年设计寿命,近七年自主研制。

2010年3月,我国风云四号科研试验卫星工程正式立项。中国航天科技集团公司八院风云四号卫星系统总师董瑶海说,早前也试图与欧洲合作,但一个小小的元器件,欧洲人却开出比整星还贵的天价——“5亿元人民币你要不要?”

航天高技术是买不来的。近七年的钻研,打造出这颗设计寿命七年的风云四号,最令董瑶海自豪的是,“所有的核心技术都是自主研发的”。

——“六”面柱体构型。

风云四号采用六面柱体构型,具有对地面大、质心低等优点,有利于安装体积更大、数量更多的有效载荷,能让卫星在太空中更稳定地运行。

——“五”项任务,“体重”超五吨。

风云四号是发射重量达5.4吨的大卫星,它有五大任务:获取地球表面和云的多光谱、高精度定量观测数据和图像,获得高频次的区域图像;实现大气温度和湿度参数的垂直结构观测;实现闪电成像观测;完成卫星图像、遥感数据及产品分发和灾害性天气警报信息发布;监测太阳活动和空间环境等。

——“四”大有效载荷。

中国航天科技集团公司八院风云四号卫星工程总师李卿介绍,风云四号观天象、测风云靠的是装载多通道扫描成像辐射计、干涉式大气垂直探测仪、闪电成像仪和空间环境监测仪器包等4个探测载荷。

——“三”轴稳定控制。

与卫星风云二号采用的自旋稳定控制不同,三轴稳定控制能让风云四号在X、Y、Z三个方向上均相对地球保持姿态不动,让卫星的有效载荷始终对准需要观测的目标,从而将观测效率与风云二号相比提高近20倍。

——“二”代静止轨道气象卫星。

我国气象卫星有极轨和静止轨道两个序列。目前,极轨气象卫星方面,新一代的风云三号卫星已全面取代风云一号卫星;静止轨道气象卫星中,风云二号首星发射距今已有19年,作为第二代静止轨道气象卫星的首发星,风云四号为我国静止轨道气象卫星的升级换代吹响号角。

——“一”个太阳翼。

为了使卫星上的红外探测仪不受太阳帆板上产生红外辐射反射的影响,风云四号采用了单太阳翼的设计,保证卫星定标精度。

风云家族:荣耀40年

明天的天气会怎样?这与我们每个人的生活密切相关。

在古代,人们靠肉眼观察风云;后来有了探空气球、气象雷达等观测工具。1960年4月1日,美国发射了世界上第一颗气象卫星泰罗斯-1,人类从此进入了气象卫星时代。

1969年周恩来总理指示:“要搞我们自己的气象卫星?！?977年,风云一号卫星开始研制,拉开了我国风云系列气象卫星发展的帷幕。

经过近40年发展,我国成功发射了4颗风云一号、 7颗风云二号、3颗风云三号卫星,形成极轨气象卫星和静止轨道气象卫星两大系列。极轨卫星围绕南北极跨越赤道飞行,主要用于天气预报、生态、环境监测以及气候变化研究。

静止卫星在地球赤道上空,与地球自转同步运行,能对局部地区进行高频次的观测,对中尺度强对流天气进行预报。

国家国防科工局系统工程司副司长赵坚说,风云二号卫星从1998年投入运行以来,截止到2015年底,对登陆或影响我国的168个台风监测实现了全覆盖。风云气象卫星资料的加入,使台风预报准确率连年提升,为我国防灾减灾、应对气候变化、保障生态文明建设等做出了重要贡献。

如今,我国风云系列卫星已经达到国外同类卫星的先进水平,被世界气象组织(WMO)列入国际气象业务卫星序列,为全球70多个国家和地区、国内2500家用户提供风云卫星资料。

对标世界一流,“风云”三分天下

随着近些年厄尔尼诺现象的加剧,局部极端天气愈加频繁,世界各国都在提升气象卫星的精确度和实时性上发力。

国家国防科工局系统工程司副司长赵坚说,我国风云系列气象卫星现已形成与美国、欧洲气象卫星三足鼎立的局面,目前东半球的气象预报主要靠我国的气象卫星提供相关资料。

2016年11月2日,日本发射了向日葵9号气象卫星,18天后,美国GOES-R气象卫星也发射升空。

而此次发射的风云四号,与向日葵9号、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。

据国家国防科工局系统工程司副司长赵坚介绍,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,能感知地面温度0.1℃的变化,全圆盘成像时间15分钟,1000×1000公里区域观测能力为1分钟。

同时,拥有1600个探测通道的干涉式大气垂直探测仪是国际首次发射,能大大提高气象观测的能力。而干涉式大气垂直探测仪和多通道扫描成像辐射计两台大型仪器载荷也是国际首次集于一颗卫星,采用图像定位与配准系统和微振动抑制系统,解决了世界性难题。

此外,我国自主研制的闪电成像仪能一秒钟拍摄500张闪电图,提供闪电灾害预警,填补了国内空白。

中国气象局国家卫星气象中心风云四号地面应用系统总师张志清说,风云四号是世界上性能先进甚至是领先的气象卫星,未来将在天气监测与预报、气象防灾减灾、应对气候变化、生态环境监测、航空和空间天气等领域得到广泛应用。将来还会有更多的气象卫星加入观测风雨温湿,预警冰雪雷电的队伍中,守望人间“冷暖”。