作者:李晨阳 来源:科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2016/12/11 12:16:37
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多“APP”协作 眼力爆表:风云四号强在哪

 

12月11日0时11分,我国新一代静止气象卫星风云四号01星搭乘长征三号乙遥42运载火箭,在西昌卫星发射中心发射成功。

风云四号01星是我国首颗静止轨道上三轴稳定的定量遥感卫星,搭载了四种探测器,代表着当今气象卫星最先进水平,标志着我国静止轨道气象卫星实现升级换代。

那么,这颗卫星究竟强在哪里呢?

多“APP”协作,眼力爆表

在风云四号之前,我国还曾发射过第一代静止气象卫星——风云二号系列。在风云二号上,只搭载了一个仪器——多通道扫描成像辐射计,它只有5个通道。“这就相当于一个人戴了五种颜色的眼镜,通过不同的眼镜可以看到不同的大气和地物目标特征。”风云四号地面应用系统总师张志清笑着解释

到了风云四号,“眼镜”的数量增加到了14个。也就是说,风云四号上的成像辐射计有14个通道,“相当于多了9副眼镜,它能看到的大气和地物目标更多。”张志清说。按国家卫星气象中心副主任、风云四号地面应用系统总指挥魏彩英的总结,风云四号“更清、更快、更准”了。

风云四号拥有的,可不仅仅是眼力爆表的成像辐射计。它还搭载了另外三种探测器:干涉式大气垂直探测仪、闪电成像仪和空间天气监测仪。“这和以往相比都是巨大的突破。”魏彩英如此评价。

其中,静止轨道干涉式大气垂直探测仪在全世界都属首例,它首次实现了静止轨道大气高精度温度、湿度廓线探测,其观测能力是现有观测系统的上千倍。

而闪电成像仪则首次实现了我国静止轨道闪电成像观测,可对我国及周边区域闪电每秒拍摄500张照片,为强对流天气的监测和跟踪提供全新的观测手段,提高对雷电和暴雨等灾害预警水平。

再加上空间天气的探测精度显著提高,通道数量和探测要素大幅增加……这些进步,都将极大提高天气预报准确率和精细化水平,增强我国空间天气监测能力。

中央电视台天气预报节目主持人宋英杰曾形象地打过比方:“过去的静止气象卫星只有一台仪器,现在风云四号有4台。这就好比过去的手机只能打电话,现在因为众多APP的加入,就有了更丰富的功能。”

要实现这个目的,可真是不容易。中国气象局副局长、风云四号卫星工程总指挥于新文说:“风云四号01星突破了一个世界性的难题,解决了多个仪器同时工作所产生的相互干扰问题,成功将四大类载荷安装在同一个卫星平台上。”

相较于其他国际先进水平静止气象卫星将成像仪器和探测仪器分置于两颗卫星的普遍做法,这一突破大大节省了研制成本,更重要的是,在世界上首次实现了对大气的多手段综合观测。

有一只眼睛永远凝视地球

除了载荷众多之外,风云四号还是我国第一颗三轴稳定静止气象卫星。也就是说,它通过自主研发的星地一体化设计,突破了静止轨道三轴稳定平台的图像导航配准技术,图像定位精度达到国际一流水平。

三轴稳定有什么意义呢?

中国工程院院士许健民解释,之前的风云二号卫星是一个自旋体,在旋转当中对地球进行观测。卫星旋转一周,在360度中只有17.9度在看地球,其他时间都是空转。这样,卫星的观测能力和观测质量就很难提高。而三轴稳定的风云四号,一直凝视地球,不需要空转。

张志清介绍,出于三轴稳定的特性,风云四号有一个始终面向地球的固定对地面,温度低至零下100-200℃。而相对的,面向太阳的一边,温度能达到零上100-200℃。如此惊人的温度梯度要分布在这样一个航天器上,材料极易变形。而一旦平台发生热变形,那些有效载荷的仪器指向也就发生了偏移。

正因如此,在全世界范围内,三轴稳定卫星也是公认的重大技术突破。

风云四号卫星是我国历史上投资最多、研制时间最长、技术难度最大的对地遥感卫星。从1994年提出设想到今年成功发射共历经22年。

未来,它将大幅度提高我国天气预报、气象防灾减灾、应对气候变化、气候资源开发、生态环境监测和空间天气监测预警能力,并广泛应用于气象、水利、农业、林业、环境、能源、航空和海洋等领域,特别是在服务我国“一带一路”建设等国家重大战略方面发挥重要作用。

 
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