12月11日00時11分,我國新一代靜止氣象衛星風云四號搭乘長征三號乙運載火箭,在西昌衛星發射中心發射成功。未來風云四號將全面取代風云二號,它笑瞰風云的本事如何?

里程碑

“風云四號衛星具有里程碑意義,它是瞄準世界先進水平的全新一代靜止軌道氣象衛星,將全面取代現有的風云二號衛星。”國防科工局系統工程司副司長趙堅說。

新中國自己的氣象衛星風云系列,是從1977年開始研發的,現在已形成了極軌氣象衛星和靜止軌道氣象衛星兩大系列。

極軌氣象衛星有風云一號和風云三號,風云一號1988年首發,新一代極軌氣象衛星風云三號2008年首發,目前已全面取代風云一號衛星。

靜止軌道氣象衛星有風云二號和風云四號。風云二號1997年首發,距今19年,也到了該升級換代的時候了,剛剛首發成功的風云四號就是我國新一代靜止軌道氣象衛星。

趙堅介紹,與風云二號衛星相比,風云四號衛星成像時間分辨率提高一倍,單星即可完成風云二號雙星組網才能實現的15分鐘全圓盤成像,區域觀測能力超過風云二號,最快只需1分鐘。

一個頂倆,還比那倆干得好!換代產品果然霸氣。那么,跟國外同類衛星比起來,風云四號水平如何?

風云四號衛星與日本、美國2016年最新發射的葵花九號衛星、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。

風云四號衛星工程總師李卿自豪地表示,風云四號的觀測能力跟上述衛星相當,部分能力還是世界首創!成像觀測能力方面,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。但美、歐把成像輻射計和干涉式垂直大氣探測儀分別裝在兩顆衛星上實現成像觀測和垂直探測,以避免兩臺大型光學儀器運動部件帶來的動力學干擾等技術問題。風云四號衛星則在同一衛星平臺上裝載了這兩種載荷,并克服了一系列技術難題,做到兩臺載荷互不干擾,不影響衛星觀測精度?！鞍褍膳_復雜載荷裝到一個衛星上,是國際首次!”

“風云四號將是國際上首個在二維成像觀測的同時,實現對大氣垂直分層三維觀測的衛星?！崩钋湔f,“我們相信,隨著風云四號科研試驗衛星的發射和應用,以及地面應用系統30多項衛星氣象產品的開發,它將使我國衛星氣象事業有一個質的飛躍,使我國的遙感衛星技術上一個嶄新的臺階”。

新在哪

風云四號衛星2010年批復立項,其中的衛星系統由中國航天科技集團公司第八研究院抓總研制。它有哪些創新突破?

“風云四號是我國新一代靜止軌道氣象衛星的首發星,也是我國首顆高軌三軸穩定定量遙感衛星?！憋L云四號衛星系統總師董瑤海介紹,這顆衛星發射重量5400公斤,設計壽命7年。衛星發射后,將定點于赤道上方約36000公里的地球同步軌道上。

作為我國新一代靜止軌道氣象衛星,風云四號衛星采用了全新的總體方案、全新的載荷配置,關鍵技術突破多、自主創新成果多,概括來說有“三新”:

一是技術新。伴隨著氣象事業的發展,實現高精度、高時效、高頻次的對地觀測是世界氣象衛星的發展趨勢。風云四號衛星對標世界一流,成功突破了代表國際最前沿的高精度圖像定位與配準、微振動測量與抑制、定量化遙感等20余項關鍵技術,填補了多項國內空白。尤其是圖像定位和配準技術,經過地面試驗驗證,定位精度可達到1像元,與國外最新的高軌氣象衛星處于同一起跑線上,進一步提高了我國靜止軌道定量遙感衛星的研制能力,達到世界先進水平。

二是平臺新。衛星首次使用了航天科技八院全新研制的SAST5000平臺,具有承載能力大、質心低、力學響應小、對地面大等特點。與風云二號類似陀螺旋轉的自旋穩定方式不同,風云四號采用了三軸穩定方式,可以輕松實現在高空對地球的24小時凝視,對地觀測時間利用率接近80%,達到國際先進水平,將為穩定的氣象業務觀測提供有效支撐。

三是載荷新。風云四號是國際上首顆同時裝載多通道掃描成像輻射計和干涉式大氣垂直探測儀的高軌氣象衛星。風云四號多通道掃描成像輻射計的成像通道從風云二號的5個增加到了14個,通道數量提升近3倍,與美國剛剛發射的GOSE-R相當。星上輻射定標精度達到1K、靈敏度0.1K,衛星在測量地面溫度時誤差小于1℃,只要發生0.1℃的變化就能感知出來。衛星全圓盤成像時間15分鐘,區域觀測能力最快可達1分鐘,與歐美新一代靜止軌道氣象衛星相當。干涉式大氣垂直探測儀是國際上首次裝載于氣象衛星上,它可以對大氣結構實現高精度定量探測。衛星上還裝載了我國自主研制的閃電成像儀,可提供閃電災害預警。

能干啥

能力越大,責任越大。風云四號將為我們提供什么標準的服務呢?

董瑤海介紹,風云四號發射并投入運行后,將提供云、輻射、溫濕度、大氣、導風、閃電等30多種數據產品,可為我國及周邊地區的短時氣象預報、臺風監測、環境及污染監測、自然災害監測、森林防火、糧食估產等提供服務。同時,我國作為世界氣象組織的主要成員,風云四號的云圖產品等數據資料,也可以通過星上設備轉發給周邊地區,為周邊國家和地區的氣象預報提供服務。

“風云四號靜止氣象衛星是世界上性能先進甚至是領先的氣象衛星,此次建成的地面應用系統是迄今最為復雜的地面系統,在發射入軌后,將與現有衛星共同構成新一代的靜止氣象衛星觀測系統。星地協同,高效運行,發揮應用效益?！憋L云四號衛星地面應用系統總師張志清介紹說。

風云四號衛星的氣象服務水準將遠超我國以往的氣象衛星。

它眼睛更銳利——空間分辨率最高達500米,反映更敏捷——區域觀測時間分辨率可達1分鐘,光譜分辨率更高——可以看到更多的大氣和地物特征,可以剖析大氣——能獲取大氣三維溫濕度結構、相當于對大氣環境作CT掃描,還不怕閃瞎眼——1秒鐘可拍攝500張閃電圖,探測區域范圍內的閃電頻次和強度,用來實現對強對流天氣的監測與跟蹤。

張志清說:“風云四號全新的觀測數據,將支持大氣科學的前沿性研究,從長遠看,會提升我國的天氣預報水平?！?經濟日報記者 佘惠敏 杜 芳)