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风云卫星四十年:航天大国向航天强国奋进的“编年史”
2017年11月15日 21:09   来源:中新网上海  

曲景亮 摄

  中新网上海新闻11月15日电 (周霞)气象卫星按卫星运行轨道可分为两种:一种是太阳同步轨道气象卫星,如中国研制风云一号和风云三号,绕地球运转,也称极轨气象卫星;另一种为地球静止轨道气象卫星,如中国研制风云二号和风云四号,相对地球保持静止,也称静止气象卫星。

  从要造自己的卫星到融入“世界大气象”

  上世纪70年代初,中国卫星气象事业启动。但是,是自己造卫星还是花钱买卫星,国内有两种截然不同的声音。

  一种观点是坚持走自力更生、自主研制的道路,另一种观点则坚持“造星不如租星,租星不如买星”。时任中国气象局局长的邹竞蒙力排众议,极力倡导自主研制。也正基于此,上海航天争取到了风云系列气象卫星研制项目。

  1977年11月,气象卫星工程第一次大总体方案论证会,也就是7711会议,会议确定气象卫星工程代号为“七一一”工程,将中国第一代极轨气象卫星命名为风云一号。

  如今,中国气象卫星事业已走过40年的发展历程,并已成功发射16颗气象卫星,目前有9颗卫星在轨运行,实现了中国气象卫星事业从无到有、从小到大、从弱到强的历史跨越,中国成为了继美欧之后,世界上第三个能够自行研制和发射极轨气象卫星的国家;也是继美国、俄罗斯、欧空局和日本之后,世界上第五个自行研制和发射静止气象卫星的国家。中国风云卫星逐步完成了从试验应用型向业务服务型的转变,形成了高、低轨稳定运行的立体业务格局,实现了业务化、系列化的发展目标。

  曾经根本不把中国气象卫星放在眼里的西方发达国家也不得不对风云卫星刮目相看。鉴于风云系列卫星的成功稳定运行和效能的发挥,世界气象组织已将风云系列卫星纳入全球业务应用气象卫星序列,中国风云气象卫星已成为全球综合地球观测系统的重要成员,与欧美的气象卫星一起,形成了对地球大气、海洋和地表环境的观测网,中国气象卫星的国际地位和影响力日益增强。

  然而,40年来的风云卫星研制之路却艰难曲折,历经磨难。

  1988年和1990年,中国先后发射了2颗风云一号试验卫星,但寿命都不长,其中A星工作了39天,B星工作了165天。

  痛定思痛,航天科技集团八院作为抓总研制单位,铆足了劲重新回到“风云战场”。经过严密分析和扎实攻关,风云系列卫星研制团队打了个漂亮的翻身仗。

  1999年5月10日,风云一号C星成功发射,在轨稳定运行超过7年。该星完成了中国气象卫星研制历史上由屡遭挫折到圆满成功的完美转身,被誉为“太阳同步轨道长寿第一星”,揭开了中国长寿命高可靠性卫星运行历史,也翻开了中国气象卫星事业上新的一页。风云一号C星的成功发射作为20世纪最后一年的三件大事被镌刻在中华世纪坛。

  2002年5月15日成功发射的风云一号D星更是一颗名副其实的长寿星,在轨正常运行超过10年。风云一号C星、D星也成为我国航天史上寿命最长、效益发挥最及时、应用范围最广的卫星。

  继风云一号卫星一颗颗成功和发挥重要作用后,中国把重点放在加快发展第二代极轨气象卫星上,即风云三号卫星。2008年、2010年、2013年风云三号A星、B星和C星相继发射升空并在轨稳定运行。目前风云三号三星在轨组网运行,把全球气象观测数据更新时效由12小时提高到6小时,气象灾害预测时效提高了1倍。同时双星互为备份,有效保障了全球气象卫星数据的连续可靠。

  作为中国新一代的极轨气象卫星,风云三号卫星不是风云一号卫星的复制与升级,而是全新打造的极轨气象卫星。风云三号卫星具备全球、全天候、多光谱、定量遥感探测等多项功能,实现了中国气象卫星从单一遥感成像到地球环境综合探测、从光学遥感到微波遥感、从公里级分辨率到百米级分辨率、从国内接收到极地接收的四大技术新突破。

  自2008年风云三号A星发射以来,其卫星遥感资料为国家和地方政府决策提供了重要依据。值得一提的是,风云三号卫星属于全球气象观察卫星,免费向世界各国提供全球大气、温度、湿度、风场、水汽、云层和辐射,以及生态环境变化等气象资料和中期数值天气预报。风云三号卫星成为了一颗超越了国界、造福人类之星,其性能实现了从要造自己的卫星完成了融入世界气象的艰难路程。据统计,目前国内外注册用户达到2.5万个,其中国际用户233个,网站年访问量达到34万人次。

  欧洲中期天气预报中心在其业务中心文件中评价道:“毫无疑问,风云三号卫星正在成为国际地球观测系统的重要组成部分,支撑着世界各个数值天气预报中心的业务。目前,风云三号卫星微波遥感仪器的品质已经与欧洲和美国相当,这不仅是中国气象卫星发展的里程碑,而且奠定了中欧气象合作的基础。”

  世界气象组织指出:“风云三号提供的数据质量已与欧洲的METOP卫星和美国的NOAA卫星数据质量相当,成为GOS全球极轨卫星星座的重要成员。”“中国风云三号气象卫星将携手欧洲METOP和美国NOAA系列卫星,为提升全球天气预测手段,了解气候变化,环境监测和预测做出重要贡献。”“中国气象卫星在上述方面取得了一系列进步,特别是风云三号卫星的全球覆盖特性,为世界气象组织作出了重要贡献。”

  而刚刚发射的风云三号04星又在风云三号前三颗星的基础上进行了脱胎换骨的改进,对许多有效载荷进行了升级换代,同时增加新型试验遥感仪器,比如:新增红外高光谱大气探测仪,定量反演得到全球大气温、湿度的三维分布;新增高光谱温室气体监测仪,对全球主要温室气体二氧化碳、甲烷以及一氧化碳等气体柱总量进行高精度探测;新增广角极光成像仪,对极光椭圆区远紫外波段极光形态随时间、空间变化的过程进行探测获得磁层不同区域的时空信息等;新增电离层光度计,可以准确定位极光边界等。从而逐步满足气象领域大气探测精度、温室气体监测能力、空间环境综合探测能力三方面不断增长的新需求。

  一代更比一代强 打造纤毫不遗的“观测慧眼”

  从1997年6月10日中国发射第一颗试验静止气象卫星以来,风云二号卫星走过了3个批次、共7颗卫星的发展历程,默默地在36000公里外的太空“守护”地球近20年。

  中国气象局资料显示:截至2015年底,利用风云二号卫星我国已经对西太平洋生成的415个台风、登陆或影响中国的153个台风监测实现了全覆盖。气象卫星资料的加入,使台风预报准确率连年提升,2015年中央气象台台风24小时路径预报误差首次低于70公里,达到世界领先水平。

  目前,风云二号卫星有D、E、F、G三颗卫星在轨运行,实现了“多星在轨、统筹运行、互为备份、适时加密”运行模式,双星可以提供最高每15分钟一次全地球圆盘观测、每6分钟一次区域观测,大大提高了对暴雨范围、强度和台风的动态跟踪及登陆位置的预报精度,业务运行成功稳定能够在99.5%,成为遥感卫星运营服务的榜样、民用卫星业务服务的典范。

  2016年12月11日,中国第二代静止轨道气象卫星风云四号在西昌卫星发射中心发射升空。相比于上一代静止轨道气象卫星,风云四号卫星观测效率提升20倍、探测通道提升3倍、空间分辨率提升4倍、时间分辨率提升2倍,首次实现了星上实时处理的图像导航配准;相比于国外同期卫星,在世界上首次实现成像观测和红外高光谱大气垂直探测相结合的综合观测能力,单星完成欧美双星功能。

  经全面在轨测试后,风云四号卫星于2017年9月25日正式交付中国气象局使用。风云四号卫星装载的干涉式大气垂直探测仪、扫描成像辐射计、闪电成像仪联合应用、互相验证,产生了1+1+1远大于3的效果。风云卫星国际战略咨询委员会主席蒂尔曼•莫尔评价:“卫星搭载的垂直探测仪确立了中国是世界静止轨道卫星中的领先地位。”世界气象组织综合全球观测系统空间系统资深咨询专家詹姆斯•珀德姆则表示“卫星传回的图片非常漂亮,令人高兴。”中国气象局数值预报中心模式研发室主任韩威用“振奋人心”来描述风云四号卫星在数值与报上的初步应用。

  风云四号卫星在台风、暴雨、强对流天气、沙尘、火情、雾霾等监测预报、重大气象灾害和生态环境监测评估、重大活动期限保障等中发挥了重要作用。卫星数据在东亚季风观测、气候预测等气候业务,以及新能源、航空等专业服务领域小试牛刀,也展现出了良好的应用前景。

  2017年9月25日至9月28日期间,微信启动页面的背景照片更是由“蓝色弹珠”变成了风云四号卫星的成像图,启动页面的背景图片由非洲大陆上空视角变成了中国上空。

  2017年10月,在第14次国际地球观测组织全会上,中国气象局正式向全球宣布风云四号气象卫星数据全球免费共享。

  随着气象卫星的发展,中国天气预报的准确率从上世纪的50%,提高到现在的90%。后续,中国还将发射低轨和高轨综合探测卫星、云雨专用要素探测卫星等10余颗气象卫星。未来,中国风云五号卫星和风云六号卫星为代表的新一代极轨气象卫星和静止轨道气象卫星将形成全球观测系统,使低轨具备灾害天气快速响应、偏振激光雷达风场探测、微波雷达云探测、临边大气探测能力,高轨具备区域超快成像能力,图谱合一探测能力,满足中国气象、农业、防灾减灾、气候变化等需要,持续提升中国气象卫星的国际影响力。(完)

注:请在转载文章内容时务必注明出处!   编辑:郑莹莹

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