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风云二号气象卫星“家谱”

发布时间:2018年06月05日 来源:中国气象报社

中国气象报记者 崔国辉

  风云二号气象卫星是我国自主研制的第一代地球静止轨道气象卫星,与极轨气象卫星相辅相成,构成我国气象卫星应用体系。

  自1986 年3 月国务院正式批准风云二号气象卫星研制任务以来,我国已经成功发射了3 个批次风云二号卫星。目前,A 星、B 星已完成离轨,C 星在轨稳定运行10 年后已于2015 年离轨,D 星也已在超期服役后退出业务运行,E 星、F 星已在轨超期服役,G 星在轨稳定运行。

  经过30 多年的发展,风云二号系列卫星应用技术水平不断提高,成为我国定量化应用最好的卫星。卫星资料和产品已经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。在风云二号H 星——第一代地球静止轨道气象卫星工程最后一颗星成功发射之际,让我们回顾一下这个在36000 公里外的太空“守护”了地球20 多年的“大家庭”。

  A星——地球静止轨道气象卫星的“先驱”

  有人称我为地球静止轨道气象卫星的“先驱”,是因为我是中国第一代地球静止轨道气象卫星第一批次中第一颗成功发射的卫星。

  我于1997年6月10日来到太空,在东经105度的赤道上空保持自旋稳定的姿态。别看我只有一个三通道扫描辐射计,它帮助我在当年6月21日获取了第一幅可见光云图,7月13日获取了第一幅红外、水汽云图,图像质量大体与当时日本小伙伴的水平相当。这些资料可在监测台风和海洋天气、暴雨预报、防汛服务、青藏高原上空天气系统分析、航空气象保障及气候变化分析等方面发挥重要作用。优秀如我,还被评为当年的“中国十大科技成果”之一。

  但遗憾的是,我在轨运行了3个月左右就生病了,每天工作6到8小时之后就要休息。不过,令我感动的是,地球上的主人并没有放弃我,一直坚持接收产品,并用于造福地球上的人类。

  最终,在运行10个月左右以后,我的天线消旋系统发生故障,数据传输和转发无线通道中断,我的生命到此为止,没能达到设计的3年寿命。针对我身上的问题,地球上的主人反复研究后采取了综合性改进措施,以期后来者B星避免同样的遭遇。

  B星——承接A星未完成的使命

  我接过了A星未完成的使命,与它一样,我也是一颗试验卫星。

  我于2000年6月25日来到太空,身怀四大绝技:对地观测,获取白天可见光云图、昼夜红外云图和水汽分布图;转发展宽云图、低分辨率模拟云图;数据收集;空间环境监测。当年7月6日,我成功获取第一张原始云图,11月1日投入业务试运行。

  可令人痛心的是,我没能避免与A星类似的命运,在运行不到8个月以后,我身上的一个部件出现故障,发射信号衰减了很多,地球上的主人接收起来非常困难。

  在我和A星的生命历程中,地球上的主人一刻也没有停过,一直为我们这个大家庭更好的未来而奋斗。他们通过大量的分析研究和地面模拟试验,寻找解决我和A星身上故障的办法。在此过程中,他们积累了大量经验,为后续卫星的成功发射及投入业务运行奠定了坚实基础。

  C星——千呼万唤始出来的“争气星”

  2004年,我进入太空,并接替了B星的位置。在前两位前辈的基础上,我做了256项大的技术改进。

  家族里从我开始,扫描辐射计由三个通道增加到五个通道。有了这个得力助手,我便拥有了可见光云图、红外测温等探测能力,空间分辨率分别可达1.25公里和5公里,每半小时可同时获取五个波段的地球全圆盘图,相关技术达到同期国际先进水平。

  值得一提的是,经过这么多年的努力,我终于成为中国第一代静止气象卫星中的第一颗业务卫星,可靠性、寿命、定量化应用水平较我的前辈都大大提高,标志着我们家族在建立连续稳定运行的对地观测体系上迈出了重要的一步。在我投入业务运行以后,中国也成为了同时拥有极轨和静止两个系列业务气象卫星的少数国家之一。

  此后,我的产品不仅在中国应用广泛,国际上也有许多国家接收,图像质量与当时日本、美国和欧洲的小伙伴相当,甚至在某些方面还超过他们。世界气象组织亦对我高度评价,把我列为全球气象卫星观测网的重要业务卫星之一。

  2007年,我拿到了国家科学技术进步奖一等奖,这不仅是对我工作的肯定,也是对在我身后默默付出的几代人的褒奖。

  D星——做C星的好“Couple”

  2006年12月8日,我进入太空,担任C星“Couple”的角色。在C星的基础上,我有24项技术改进,在观测能力、在轨运行可靠性和使用寿命等方面都有提升。

  自2007年5月24日开始,我与C星同时进行汛期加密观测。C星在东经105度的赤道上空与地球同步运行,我则定点于东经86.5度的赤道上空,观测范围向西扩展18.5度。西部是中国天气系统的上游,一旦有“风生水起”,我就可以及早地监测到。

  我与C星就像人的两只眼睛,实现“双星运行、互为备份”。我俩可不是“冷备份”,而是“热备份”。从空间上,可以扩大监测范围;从时间上,可以缩短观测周期,按照汛期观测模式,可实现每15分钟获取一幅云图,对于灾害性天气监测尤为重要。

  另外,我与C星共享同一计算机网络存贮系统。地球上的主人为此可没少做功课,先是仿真,然后逐渐加载软件,最终顺利实现一个系统“跑”两颗卫星。

  E星——完成家族第一批业务气象卫星任务交接

  我于2008 年12月23日进入太空。作为家族第一批业务气象卫星的最后一员,我的交付使用确保了“双星观测、互为备份”的业务格局,标志着中国业务气象卫星发展的圆满成功。

  在C 星和D 星的基础上,我在包括改善云图杂散辐射等32项必要技术领域进行了改进。在轨测试结果显示,我的可见光图像质量较C、D 星略有提高,红外图像的杂散辐射相对于D 星减小30%至40%。

  我原本是要接替C 星的,不过当时C 星虽然已经运行了4年(设计寿命为3年),状态仍然良好。为充分利用家族的“有生力量”,地球上的主人将我转入在轨存储备份模式,并根据需要随时接替已超期“服役”的C 星。我的在轨存储备份模式也是家族的首次尝试,确保了家族业务连续稳定。

  在原有的C星、D星地面应用系统的基础上,我的地面系统也进行了适当扩建、改造和软件升级,实现了适应E 星技术状态、对卫星进行业务测控和管理、具有对第三颗星管理能力的目标。

  F星——任劳任怨的时代“劳模”

  2012年1月13日,我作为家族03批中的首发星进入太空。根据家族02 批成员在轨运行情况和用户需求,我进行了六大类共84 项技术改进,使用寿命由02批的3年提高到4年。别看只增加了一年,加密观测寿命就可以增加一倍,再加上多项功能的拓展,我被称作家族中的“劳模”。

  我有两个主要载荷:扫描辐射计和空间环境监测器。扫描辐射计的探测通道增加了严格的光谱响应限制框,可以有效保证探测的定量化,更好地实现全球探测一致性,使多星连续观测资料更好地应用于气候研究。针对可见光探测,地球上的主人在主光路上采用“ 百叶窗”的方法,阻挡非观测目标可见光的干扰,使可见光的杂散光减少了90%。

  我的投入运行,使得家族的加密观测时间提高到了6 个月,也就是说,一年之中可以有一半的时间可根据需要来进行加密观测。除了3 个月用于主汛期监测外,还可针对突发灾害性天气或重大社会活动保障随时启动加密观测。

  为增强对台风、强对流等局地灾害性天气的监测能力,提高监测时效性,我可以针对特定区域灵活地设定南北方向观测起止位置,并进行任意次数的观测,从而使特定区域监测的时间分辨率达到分钟级,可与当时欧洲小伙伴的区域观测能力相媲美。

  在高山、海岛、沙漠等人迹罕至的地区进行气象、水文、海洋、环境等领域的监测并收集数据,是我们家族的主要使命之一。为了更好地完成这个使命,我搭载了与国际先进水平同步的数据收集转发系统,可以将观测数据转发至数据接收处理中心。通过技术上的改进,数据收集系统的利用率提高了18 倍以上,可以部署几万个地面数据收集平台进行数据收集。

  此外,我在空间环境监测产品的定量化应用上也下足了工夫,实现了对太阳X 射线、高能质子、高能电子和高能重粒子流量的多能段监测,可用于开展空间天气监测、预报和预警业务。

  G星——当好E 星接班人

  我于2014 年12 月31 日进入太空。正所谓“长江后浪推前浪”,我的使命便是接替已在轨超期服役、超额完成任务的E 星,实现汛期加密观测模式下家族业务切换的无缝衔接。

  我投入业务运行后,进一步保障了家族业务的连续稳定,确保了“多星在轨、互为备份、统筹运行、适时加密”的大格局,对于进一步增强家族气象观测能力和地球主人对台风、暴雨、大雾、沙尘暴、森林火灾等灾害的监测预警能力具有重要意义。

  H星——从小有个当“外交官”的梦想

  我是风云二号气象卫星家族中的最后一员,主要功能与前辈一致,但却是家族中最可靠、最稳定的一个。相对于G 星,我共有15 项技术得到完善。地球主人给我的任务就是确保静止轨道气象卫星业务连续稳定,并向第二代静止轨道气象卫星“风云四号”平稳过渡。

  我从小有一个当外交官的梦想。这个梦想要从世界气象组织及亚太空间合作组织的提议说起。他们希望我的定点位置由东经86.5 度西移7.5度至东经79度,使我的家族在有效覆盖中国全境的同时,惠及“一带一路”沿线国家、印度洋和大多数非洲国家。

  根据国际灾害数据库的统计,“一带一路”沿线地区高山、沙漠、海洋等无人区较多,气象资料缺乏,自然灾害严重,相对灾害损失是全球平均值的两倍以上,且以气象灾害居多。我的位置西移后,不仅可以更好地覆盖中国天气系统上游地区,给天气预报准确率的提升和应对气候变化

  能力的增强提供更多支持,还可以为“ 一带一路”沿线国家、亚太空间合作组织成员国提供气象卫星监测服务。

  此外,世界气象组织也希望加强印度洋区域的卫星观测,避免未来该区域出现静止轨道气象卫星监测空白。我的工作也体现了中国作为发展中大国对国际社会的重大贡献。

(责任编辑:王美丽)

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