笔者国风浪卫星的探究之路已走过40年,风波二号卫星的研制更是升腾跌宕

风云三号卫星的主要任务是为中期数值天气预报提供全球温、湿、云和辐射等气象资料,监测大范围自然灾害和生态环境;为全球环境变化、探索全球气候变化规律以及气候诊断和预测,提供研究所需的地球物理参数;为各个领域提供全球或区域气象保障服务。风云四号卫星则是我国新一代静止气象卫星,将按照综合应用的原则进行设计,并充分考虑海洋和农业、林业、水利以及环境、空间科学等领域的需求。

连打翻身仗,叱咤“风云”为国人争气

风云四号卫星地面应用系统总师张志清用几个“更”来形容这颗新卫星。眼睛更锐利——空间分辨率最高达500米;反应更敏捷——区域观测时间分辨率可达1分钟;光谱分辨率更高——可以看到更多的大气和地物特征。

早在上世纪70年代末,我国就上马了极轨气象卫星工程,代号为“七一一”工程。但是,围绕到底是自己造卫星还是花钱买卫星,气象界存在着两种截然相反的观点。

如今,风云卫星共有8星在天,点亮了广袤无垠的太空。其中,5颗静止轨道气象卫星在轨运行使用,形成了“多星在轨、互为备份、统筹运行、适时加密”的业务格局;3颗极轨气象卫星在轨运行使用,形成上、下午星组网观测,可对全球和区域范围内的极端天气、气候和环境事件开展及时高效观测。

静止轨道微波探测卫星将有力提升对快速变化的台风、暴雨等灾害性天气系统的监测预警能力,成功发射后将与风云四号静止轨道气象卫星组网运行,将大幅度增强我国对天气预报,尤其是对降雨预报、气候预测、自然环境和自然灾害监测的能力。降水雷达测量卫星则将实现降水和云雨大气参数遥感探测,获取融化层高度和厚度信息,有效提高降水数值预报的准确率。来源:国防科工局网站

无论是在抗震救灾重大事件中,在大面积冰雪灾害中,在历次抗旱抗涝抢险中,在台风跟踪、森林火灾预报、沙尘暴影响中,还是在北京奥运会、上海世博会期间的气象预报中,风云系列气象卫星均发挥了极其重要的观测和预报作用,成效十分显著。
来源:中国航天报

然而,风云卫星研制之艰难,超乎想象。

12月11日零时11分,我国新一代静止轨道气象卫星首发星风云四号在西昌卫星发射中心成功发射。这可不是一颗普通的气象卫星,风云四号的成功发射,将引领我国静止轨道气象卫星的升级换代,在技术上实现了从跟跑向并跑的重大跨越,达到世界先进水平,是我国从航天大国向航天强国迈进的又一重要标志。

令人欣喜的是,风云三号A星和B星已于2008年和2010年相继升空。A星超过设计寿命3年正常运行;B星不仅质量优于A星,而且与A星组网首次实现了我国极轨气象卫星上下午星的双星组网观测,全球数据获取周期从12小时缩短到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。据专家评定,风云三号气象卫星已达国际先进水平,有些数据甚至优于国际同类卫星。风云四号卫星也已于2010年3月正式立项,并进入研制程序,部分关键技术业已突破,预计在“十二五”末期发射升空。

风云二号总设计师、中科院院士孙家栋说,“科学创新过程中的曲折是必然的,但是遇到曲折后,该怎样对待曲折的态度是最重要的。要下决心克服曲折,总结经验,不断前进。”

首次将成像和垂直观测相结合,可以对大气进行切片观察

痛定思痛,航天人铆足了劲重又回到“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。

中国气象局国家卫星气象中心主任杨军说,如今的风云气象卫星既能为数值天气预报模式输送观测数据,又能为全球气候变化研究提供科学依据,还能在第一时间监测各种自然灾害,已广泛应用于生态文明建设、防灾减灾、应对气候变化等重要领域。

赵坚进一步解释:“比如说闪电监测资料,风云四号装载了我国自主研制的闪电成像仪,一秒钟可以拍摄500张闪电图,探测区域范围内的闪电频次和强度,进而实现对强对流天气的监测与跟踪,提供闪电灾害预警,这在国内是首次应用。”

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,航天人争取到了风云系列气象卫星研制项目。然而,风云卫星研制之路却艰难曲折,历经磨难。

叱咤“风云”四十年

“图像定位与配准就是卫星通过实时测量计算,消除姿态变化等各种影响成像的因素,使卫星在36000公里的‘眼睛’永远瞄准我们想让它看的地方,同时在拼接拍摄的图像时做到零误差。”风云四号卫星总设计师董瑶海说。

可以说,风云系列卫星的长寿命和高可靠,凝聚了一代代中国航天人的聪明智慧和辛勤汗水,也为航天人赢得了信誉。

邱晨辉

目前中央电视台天气预报的卫星云图基本上来自在轨运行的风云二号E、F、G三颗星。风云四号卫星正式投入业务运行后,将逐步接替风云二号卫星,提供更加及时和高精度的观测数据,进一步提高天气预报的准确率。

我国气象卫星历经30多年,终于闯出了一条独立自主的研制之路。我们不仅完全掌握了极轨和静止2种不同轨道体制气象卫星的研制技术,还建立了相应的地面应用系统。

那段时间,接二连三的事故让风云卫星研制陷入低迷,但科研团队一次次从跌倒的地方爬起来。

据统计,风云气象卫星的云图每年被数以亿计的引用,成为国内最大的遥感卫星数据库。在国际上,风云卫星已经达到了国外同类卫星的先进水平,被世界气象组织列入国际气象业务卫星序列。接收和应用风云系列气象卫星资料的国家和地区多达70多个,东半球的气象预报主要靠我国的气象卫星提供相关资料。