發布時間:2023-04-17 05:24:34
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4月(yuè)16日9時36分,我國首顆低傾角軌道降水測量衛(wèi)星——風雲三號G星,搭乘長征四號乙運載火箭,在酒泉衛星發射中心成功發射。這是繼美國、日本聯合發射專(zhuān)用(yòng)降水測量衛星之後國際上第三顆發射(shè)的主動降水測量衛星,全球降水測量衛星家族首添“中國造”。自此,我國成(chéng)為全球唯一(yī)同時業(yè)務運行晨昏(hūn)、上午、下午和傾斜四條近(jìn)地軌道民用氣象衛星的國家。
中國氣象局黨組書(shū)記、局長陳振林表示,風(fēng)雲三號(hào)G星(xīng)是第(dì)20顆風雲氣象衛星,它的成功發射進一(yī)步完善了我國低(dī)軌(guǐ)氣象衛星星座組網布局,有(yǒu)助於發揮我國低軌氣象衛星(xīng)觀測網(wǎng)的整體優勢,將顯(xiǎn)著改善全(quán)球暴雨等災害早期預警能力。截至(zhì)目前,我國共有8顆風雲氣象衛星在軌(guǐ)運(yùn)行,正持續為全球126個國家和地區提供數據產品和服務(wù)。
這顆衛星有何亮點和特點?將對全球氣象觀測和服務產生(shēng)什麽影響?國家衛星氣象中心副主任、風雲(yún)三號極軌衛星地麵(miàn)係統總指揮張鵬和風雲三號G星地麵(miàn)係統總設計師穀鬆岩接受了采訪,詳細解讀風雲三號G星技術特性、功(gōng)能及創新突破。
國內(nèi)首顆、世界第三顆降水測量氣象衛星
作為(wéi)我國自主研製並達到國(guó)際先進水(shuǐ)平的第二代極軌氣象衛(wèi)星(xīng),風雲三號係列衛星大(dà)部分屬於近極(jí)地太陽同步軌道衛星,分布在(zài)離地球800多公裏(lǐ)的太空中。而風(fēng)雲三號G星的軌道高度在407公裏,屬於(yú)非太陽同步傾斜軌(guǐ)道(dào),且不經過極地,外觀也與其他風雲三號衛星不同(tóng)。它(tā)為何如此特殊?
“特殊軌道、特(tè)殊外觀取決於它特殊的使命——解決台風等災害性天氣係統(tǒng)強降水監測問題,為世界(jiè)提供全球中低緯地區降水三維結構信息,因此我們(men)也稱它為‘降(jiàng)水星’。”張鵬說。
據介紹,降水是水循環的重要組成部(bù)分,在(zài)氣候變化背(bèi)景下,氣象災害(hài)頻(pín)發,對降水係統(tǒng)瞬時結構(gòu)和全球分布特征的認識,成為(wéi)人們防災減災、理解全球氣候變(biàn)化的重要內(nèi)容。
目(mù)前,我國已(yǐ)建成比較完備的地麵監測網,其中地(dì)麵降水雷(léi)達(dá)在監測降水三維信(xìn)息方麵發揮了巨大作用,但它在廣袤海(hǎi)域或地形複雜等地區存在監測盲區。而衛星在(zài)監測這些區(qū)域方麵具有特殊優勢,那麽如何將降水雷達搬到衛星上,實現(xiàn)強強聯合?張鵬表(biǎo)示,研製風(fēng)雲三號G星的目的就在(zài)於此,在太空中實現對降水結構(gòu)的三維滴譜探測,地空天協同,解決地麵降水(shuǐ)監測盲區的問題。
風雲三號G星上配置有雙頻降水測量雷達、微波成像儀、中分辨率(lǜ)光譜成像(xiàng)儀、全球導航衛星掩星探測(cè)儀4個業務載荷和高精度(dù)定標器、短波紅外偏振多角度成像儀兩(liǎng)個試驗載荷。通過主動降水雷達、微波降水遙感和紅外(wài)降水估計,可以提供降水結構的(de)三維立體監(jiān)測信息,這對(duì)於我國強降水監測預報預警、降水機理研究和支撐人(rén)工影響(xiǎng)天氣業(yè)務開展,具有非(fēi)常重要的意義(yì)。
此外,張鵬表示,風雲三號G星是中國發射的國內首顆、國際第三(sān)顆(kē)降水測量氣象衛星,它將進(jìn)一步發揮低軌氣象衛星完備觀測網的整體優(yōu)勢,在氣象災害監測領域向世界貢獻中國智慧和風雲方案。
十餘年磨礪(lì),實現多項國內首(shǒu)次(cì)
時間回撥至十七年(nián)前,2006年,第二代極軌氣象衛星的首發星風雲三號(hào)A星正處(chù)於後期工程研製階段,發射指日可待。當時氣象衛星科技工作者就已在謀劃:“實現升級換代後,未來極軌衛星的技術攻(gōng)關將指向何方?”
彼(bǐ)時,利用氣象衛星對地麵降水進行主動立體監測是(shì)氣象業務中(zhōng)的迫切需求,但這對航天工業研製要求非常(cháng)高,難題擺在了氣象和航天工作(zuò)者麵前。“最終,在大氣科學發展(zhǎn)需求(qiú)、氣象業務發展需求和航天科技進步需求等三方需求牽引下,我們共同確定了(le)風雲三號降水星的研製任務。”張鵬說(shuō)。
鎖定目標後,承擔這一重大工程任務的氣象和航天工作者便開始緊鑼密鼓地部署推動。2010年,突破衛星載荷原理(lǐ)樣機技術;2014年,完成衛星使用要求確定;2015年,研製方案通過(guò)專家評審,隨後(hòu)降水星正(zhèng)式納入風雲三號工程(chéng)建設;2018年,天地一體化5大係統研製工作正式啟動……“就在上個月,我們完成了衛星發射前整個地(dì)麵係統的聯調聯試工作(zuò),這標(biāo)誌著地麵係統準(zhǔn)備好,具備了接收處理降水星資料的能力。”穀鬆岩說。
如今,位於非太陽同步軌道上的風雲三號G星(xīng),在407公裏(lǐ)的太空中自由翱翔,兩個太陽能板如同它的翅膀,使其(qí)能遊刃有餘地持續獲取太陽(yáng)能量。穀鬆岩表示,太陽同步軌(guǐ)道衛星隻有一個太陽能板(bǎn),因為它與太陽的夾角始終不變,因(yīn)此可(kě)以持續獲取太(tài)陽能量,而降水星與(yǔ)太陽的夾角是變化(huà)的,當太陽能板與太陽間的夾角小於某個角度時,它就不能獲取足夠能量,需要通過掉頭利用(yòng)另一側的太(tài)陽能板繼續獲取太陽能(néng)量。而此前(qián),如何(hé)解決衛星跟蹤太陽方向的問題讓研製人員很是頭疼,如今已全部在降水星上徹底解決。
此外,降水星(xīng)運行時並不經過南北極,無法借用南北極的衛星接收站的數據中轉功(gōng)能,如果僅靠國內衛星(xīng)地麵(miàn)站來接收降(jiàng)水(shuǐ)星的監測資料,可能需要(yào)16個小時(shí)才能(néng)完成數據(jù)同步,這根(gēn)本無法(fǎ)滿足降水天(tiān)氣應用的時效需求。怎麽辦?又一難題擺在眼前。
“最後,我們通過中繼技術實現了數據(jù)傳輸,將數據獲取時(shí)間從16小時壓縮到3小時內,這也是民用(yòng)衛星首次使用中繼技術(shù)開展業務數據傳輸。”穀鬆岩解釋,當降水星飛過中繼衛(wèi)星時,把觀測數據及時上傳至中繼衛星,中繼衛星再將數據傳到地(dì)麵站,這相當於把南北極衛星接收站放到了天上的中繼衛星上,從而使數據獲取時效(xiào)達到(dào)預期效果。
“我們還將福建、上海、海南等地的省級遙感衛星地麵站納(nà)入國家級站網布局,掃除海上、山區等(děng)部分地區地基觀測的盲區,以最快(kuài)速度(dù)實(shí)現(xiàn)降水星的監測資(zī)料對我國沿海等地(dì)區(qū)降水產品製作的支持。”穀鬆岩說。
國內首(shǒu)次實現星載主(zhǔ)被動微波聯合測量降水係統三維結構、首次實現星載被動微波輻射計成像和探測一體化設計、首次生(shēng)成風(fēng)雲三號被動微波多星融合綜合數據集……一項項技術突破的背後,其實也是中國航天工(gōng)業研製能力穩步(bù)提升的寫照。今年8月,我國(guó)還(hái)將發射風雲(yún)三(sān)號F星,後續風雲三號H星、I星、J星也在緊鑼密(mì)鼓布置中,預計到2026年前後,風雲三號將形成由兩顆降水星(風三G星(xīng)和I星)和5顆業務極(jí)軌氣象衛星(風三D星、E星、F星、H星、J星)組成的星座體(tǐ)係(xì),屆時風雲三號氣象衛星將形成星座體係下主被動微波聯合探測降水業務能力。張鵬(péng)說:“我們(men)不光要用好現在的衛星,同時還要規劃好未(wèi)來一代衛(wèi)星,真正起到承先啟後的作用。”
(本報北京4月16日電 本報(bào)記者 袁於飛 本報通訊員 段盛林)