新華網北京12月12日電(陳聽雨) 來自國家國防科技工業局、國家航天局的消息,12月11日0時11分 ,我國在西昌衛星發射中心用長征三號乙運載火箭成功發射風云四號衛星。風云四號衛星實現了我國靜止軌道氣象衛星升級換代和技術跨越,將對我國及周邊地區的大氣、云層和空間環境進行高時間分辨率、高空間分辨率、高光譜分辨率的觀測,大幅提高天氣預報和氣候預測能力。

風云四號衛星是我國靜止軌道氣象衛星從第一代(風云二號)向第二代跨越的首發星,也是我國首顆地球同步軌道三軸穩定定量遙感衛星,使用全新研制的SAST5000平臺,設計壽命7年。衛星成功突破了代表國際前沿的高精度圖像定位與配準、微振動測量與抑制等20余項核心關鍵技術,裝載四種先進有效載荷,整體性能達到國際先進水平。

國家國防科工局系統工程司副司長趙堅稱,“我國風云系列氣象衛星現已形成與美國、歐洲氣象衛星三足鼎立的局面,目前東半球的氣象預報主要靠我國的氣象衛星提供相關資料。”

靜觀天象 感知冷暖

據風云四號衛星工程總師李卿介紹,風云四號科研試驗衛星工程是我國一項重大宇航工程項目,它將完成以下五項主要任務。首先,獲取地球表面和云的多光譜,高精度定量觀測數據和圖像,獲得高頻次的區域圖像,全面提高對地球表面和大氣物理參數的多光譜、高頻次、定量探測能力。其次,它能實現大氣溫度和濕度參數的垂直結構觀測,提高探測精度和垂直分辨率。第三,實現閃電成像觀測,獲取觀測覆蓋區范圍內的閃電分布圖。第四,完成衛星圖像、遙感數據及產品分發和災害性天氣警報信息發布。此外,監測太陽活動和空間環境,收集地球環境參數,為業務研究提供觀測數據。

風云四號衛星地面應用系統總工程師張志清稱,“風云四號靜止氣象衛星是世界上性能先進甚至是領先的氣象衛星,此次建成的地面應用系統是迄今最為復雜的地面系統,在發射入軌后,將與現有衛星共同構成新一代的靜止氣象衛星觀測系統。星地協同,高效運行,發揮應用效益。”

他指出,風云四號靜止氣象衛星高時空分辨率成像資料、閃電監測資料、大氣三維溫濕度探測資料和空間天氣監測資料將在天氣監測與預報、氣象防災減災、應對氣候變化、生態環境監測、航空和空間天氣等領域得到廣泛應用。

除天氣監測與預報預警、數值預報應用以外,風云四號還將應用于氣候預測與氣候資源利用、災害及環境監測、人工影響天氣、航空、支持大氣科學前沿性探索以及太陽和空間天氣探測,災害性空間天氣事件的監測等多個領域。

自主創新 技術突破

風云四號衛星系統總師董瑤海指出,“作為我國新一代靜止軌道氣象衛星,風云四號衛星采用了全新的總體方案、全新的載荷配置,關鍵技術突破多、自主創新成果多。”

他介紹,概括而言,風云四號衛星主要體現了三大特點。首先是技術新。伴隨著氣象事業的發展,實現高精度、高時效、高頻次的對地觀測是世界氣象衛星的發展趨勢。風云四號衛星對標世界一流,成功突破了代表國際最前沿的高精度圖像定位與配準、微振動測量與抑制、定量化遙感等20余項關鍵技術,填補了多項國內空白。尤其是圖像定位和配準技術,經過地面試驗驗證,定位精度可達到1像元,與國外最新的高軌氣象衛星處于同一起跑線上,進一步提高了我國靜止軌道定量遙感衛星的研制能力,達到世界先進水平。

其次是平臺新。衛星首次使用了航天科技八院全新研制的SAST5000平臺,該平臺采用六面柱體構型、單太陽翼、三軸穩定控制方案,并采用了雙總線體制、高性能AOS技術、大功率電源、整星防靜電技術、整星防污染技術等一系列關鍵技術,具有承載能力大、質心低、力學響應小、對地面大等特點。與風云二號類似陀螺旋轉的自旋穩定方式不同,風云四號采用了三軸穩定方式,可以輕松實現對在高空對地球的24小時凝視,對地觀測時間利用率接近80%,將為穩定的氣象業務觀測提供有效支撐,總體水平達到國際先進。

第三是載荷新。風云四號是國際上首顆同時裝載多通道掃描成像輻射計和干涉式大氣垂直探測儀的高軌氣象衛星。多通道掃描成像輻射計的成像通道從風云二號的5個增加到了14個,覆蓋3個可見光和11個短波紅外、中波紅外和長波紅外等波段,通道數量提升近3倍,與美國剛剛發射的GOSE-R的16通道相當。同時,星上輻射定標精度達到1K、靈敏度0.1K,也就是說,衛星在測量地面溫度時誤差小于1℃,只要發生0.1℃的變化就能感知出來。此外,衛星全圓盤成像時間15分鐘,區域觀測能力3～5分鐘,與歐美新一代靜止軌道氣象衛星相當。

最新研制的干涉式大氣垂直探測儀是在國際上首次裝在于氣象衛星上,探測儀的探測通道達1700個,可在垂直方向上對大氣結構實現高精度定量探測。也就是說不僅實現了從黑白電視機向彩色電視機的跨越,還可以對大氣環境作CT掃描,進行切片觀察,大大提高了氣象觀測的能力。此外,衛星還裝載了我國自主研制的閃電成像儀,一分鐘可以拍攝500張閃電圖,探測區域范圍內的閃電頻次和強度,這可以用來實現對強對流天氣的監測與跟蹤,提供閃電災害預警,這也是國內首次應用。

意義重大 成績矚目

風云四號衛星工程由國防科工局組織實施,衛星主用戶為中國氣象局。衛星、運載火箭分別由中國航天科技集團公司上海航天技術研究院、中國運載火箭技術研究院研制,測控通信系統由西安衛星測控中心負責,地面應用系統建設由中國氣象局國家衛星氣象中心負責。此次發射任務是長征系列運載火箭的第242次發射。

經過40多年的發展,我國氣象衛星及應用取得了舉世矚目的成績。在此之前,我國已成功發射了14顆氣象衛星,其中7顆衛星在軌運行,成為世界上少數幾個同時擁有極軌和靜止軌道氣象衛星的國家。極軌氣象衛星實現了升級換代和上、下午星組網觀測,風云四號衛星的成功發射使靜止軌道氣象衛星也實現了升級換代,并形成了“多星在軌、統籌運行、互為備份、適時加密”的業務格局。

中國航天科技集團公司八院表示,風云系列衛星應用成果顯著,為多個行業和領域應用提供了重要支撐,國內接收和利用風云衛星資料的用戶已超過2500家,有力保障了防災減災、氣候變化、生態環境保護等的應用需求。此外,風云系列氣象衛星還被列入國際氣象業務衛星序列,接收和應用風云衛星資料的國家和地區達70多個,確定了我國在全球觀測領域應有的國際地位,增強了相關國際活動中的話語權。

趙堅表示,風云四號衛星的成功發射意義重大,不僅可以更加精確地開展天氣監測與預報預警、數值預報、氣候監測;還可以對災害及環境監測、人工影響天氣、支持大氣科學前沿性探索、空間天氣研究提高有力支持;并將對有助于提高我國氣象衛星全球觀測能力,為全球觀測系統的發展做出應用的貢獻,顯著提升我國參與全球競爭的能力,增加我國在相關國際活動中的話語權。