12月11日0時11分,我國新一代靜止氣象衛星風云四號01星搭乘長征三號乙遙42運載火箭,在西昌衛星發射中心發射成功。
風云四號01星是我國首顆靜止軌道上三軸穩定的定量遙感衛星,搭載了四種探測器,代表著當今氣象衛星最先進水平,標志著我國靜止軌道氣象衛星實現升級換代。
那么,這顆衛星究竟強在哪里呢?
多“APP”協作,眼力爆表
在風云四號之前,我國還曾發射過第一代靜止氣象衛星——風云二號系列。在風云二號上,只搭載了一個儀器——多通道掃描成像輻射計,它只有5個通道。“這就相當于一個人戴了五種顏色的眼鏡,通過不同的眼鏡可以看到不同的大氣和地物目標特征。”風云四號地面應用系統總師張志清笑著解釋
到了風云四號,“眼鏡”的數量增加到了14個。也就是說,風云四號上的成像輻射計有14個通道,“相當于多了9副眼鏡,它能看到的大氣和地物目標更多。”張志清說。按國家衛星氣象中心副主任、風云四號地面應用系統總指揮魏彩英的總結,風云四號“更清、更快、更準”了。
風云四號擁有的,可不僅僅是眼力爆表的成像輻射計。它還搭載了另外三種探測器:干涉式大氣垂直探測儀、閃電成像儀和空間天氣監測儀。“這和以往相比都是巨大的突破。”魏彩英如此評價。
其中,靜止軌道干涉式大氣垂直探測儀在全世界都屬首例,它首次實現了靜止軌道大氣高精度溫度、濕度廓線探測,其觀測能力是現有觀測系統的上千倍。
而閃電成像儀則首次實現了我國靜止軌道閃電成像觀測,可對我國及周邊區域閃電每秒拍攝500張照片,為強對流天氣的監測和跟蹤提供全新的觀測手段,提高對雷電和暴雨等災害預警水平。
再加上空間天氣的探測精度顯著提高,通道數量和探測要素大幅增加……這些進步,都將極大提高天氣預報準確率和精細化水平,增強我國空間天氣監測能力。
中央電視臺天氣預報節目主持人宋英杰曾形象地打過比方:“過去的靜止氣象衛星只有一臺儀器,現在風云四號有4臺。這就好比過去的手機只能打電話,現在因為眾多APP的加入,就有了更豐富的功能。”
要實現這個目的,可真是不容易。中國氣象局副局長、風云四號衛星工程總指揮于新文說:“風云四號01星突破了一個世界性的難題,解決了多個儀器同時工作所產生的相互干擾問題,成功將四大類載荷安裝在同一個衛星平臺上。”
相較于其他國際先進水平靜止氣象衛星將成像儀器和探測儀器分置于兩顆衛星的普遍做法,這一突破大大節省了研制成本,更重要的是,在世界上首次實現了對大氣的多手段綜合觀測。
有一只眼睛永遠凝視地球
除了載荷眾多之外,風云四號還是我國第一顆三軸穩定靜止氣象衛星。也就是說,它通過自主研發的星地一體化設計,突破了靜止軌道三軸穩定平臺的圖像導航配準技術,圖像定位精度達到國際一流水平。
三軸穩定有什么意義呢?
中國工程院院士許健民解釋,之前的風云二號衛星是一個自旋體,在旋轉當中對地球進行觀測。衛星旋轉一周,在360度中只有17.9度在看地球,其他時間都是空轉。這樣,衛星的觀測能力和觀測質量就很難提高。而三軸穩定的風云四號,一直凝視地球,不需要空轉。
張志清介紹,出于三軸穩定的特性,風云四號有一個始終面向地球的固定對地面,溫度低至零下100-200℃。而相對的,面向太陽的一邊,溫度能達到零上100-200℃。如此驚人的溫度梯度要分布在這樣一個航天器上,材料極易變形。而一旦平臺發生熱變形,那些有效載荷的儀器指向也就發生了偏移。
正因如此,在全世界范圍內,三軸穩定衛星也是公認的重大技術突破。
風云四號衛星是我國歷史上投資最多、研制時間最長、技術難度最大的對地遙感衛星。從1994年提出設想到今年成功發射共歷經22年。
未來,它將大幅度提高我國天氣預報、氣象防災減災、應對氣候變化、氣候資源開發、生態環境監測和空間天氣監測預警能力,并廣泛應用于氣象、水利、農業、林業、環境、能源、航空和海洋等領域,特別是在服務我國“一帶一路”建設等國家重大戰略方面發揮重要作用。
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