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風云氣象衛(wèi)星
來源:互聯(lián)網(wǎng)

風云氣象衛(wèi)星(代號為FY),是中國獨立自主研制的一套完整的氣象衛(wèi)星系統(tǒng),也是空間與重大災害國際憲章機制下的值班衛(wèi)星。風云氣象衛(wèi)星是中國重要的空間基礎設施,是氣象現(xiàn)代化的重要標志。

風云氣象衛(wèi)星自1970年開始研制,從零起步、發(fā)展迅速,最終助力中國成為世界上少數(shù)同時擁有極軌和靜止軌道氣象衛(wèi)星的國家之一。截至2022年,中國已成功發(fā)射“兩代四型”共19顆風云氣象衛(wèi)星。其中,風云一號氣象衛(wèi)星風云三號氣象衛(wèi)星屬于極軌衛(wèi)星,用于開展全球觀測;風云二號氣象衛(wèi)星風云四號氣象衛(wèi)星屬于靜止軌道衛(wèi)星,用于對中國及周邊區(qū)域進行氣象探測。

風云氣象衛(wèi)星為氣象、海洋、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、水利、航空、航海和環(huán)境保護等領域提供了大量的公益性、專業(yè)性和決策性服務,產(chǎn)生了巨大的社會效益和經(jīng)濟效益。

歷程

“風云”氣象衛(wèi)星系列的發(fā)展可以說是我國改革開放發(fā)展的一個縮影。通過30年中國人堅持不懈地奮斗和自主創(chuàng)新,氣象衛(wèi)星已成為現(xiàn)代氣象業(yè)務和國民經(jīng)濟建設中必不可少的科技支撐。”國家衛(wèi)星氣象中心主任楊軍說。

在歷屆黨和國家領導人的重視和關懷下,我國已成功發(fā)射了9顆風云系列氣象衛(wèi)星,目前,仍有5顆在軌穩(wěn)定運行,為氣象、海洋、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、水利、航空、航海和環(huán)境保護等領域提供了大量的公益性、專業(yè)性和決策性服務,產(chǎn)生了巨大的社會效益和經(jīng)濟效益。如今,風云系列氣象衛(wèi)星已成為我國民用遙感衛(wèi)星效益發(fā)揮最好、應用范圍最廣的衛(wèi)星之一。

從試驗應用型到業(yè)務服務型

“氣象衛(wèi)星的工作,我們是白手起家,沒有人去告訴你如何去做,要靠實踐凝練,要花代價去換取經(jīng)驗和知識。”風云一號A星地面應用系統(tǒng)總指揮、國家衛(wèi)星氣象中心原主任鈕寅生說。

在氣象衛(wèi)星取得斐然成績的同時,人們都不會忘記那曾經(jīng)刻骨銘心的痛:

1991年2月14日,風云一號氣象衛(wèi)星B星在正常在軌運行165天后,由于星載計算機內存儲數(shù)據(jù)跳變,導致衛(wèi)星姿態(tài)再次失控。

1994年4月7日,即將成為我國第一顆靜止氣象衛(wèi)星風云二號氣象衛(wèi)星01星在發(fā)射前8小時的模擬測試中,系統(tǒng)發(fā)生泄漏,導致廠房失火,衛(wèi)星被燒毀。

1997年6月10日和2000年6月25日分別發(fā)射的風云二號A星和B星,在在軌運行10個月和8個月之后,也都因各種問題無法正常工作,均未達到設計壽命。

回望歷史,正是這些在心頭久久揮之不去的痛,為我國極軌和靜止氣象衛(wèi)星的研制和技術積累了經(jīng)驗;也正是這些痛,在時時刻刻激勵著氣象衛(wèi)星科技工作者以更加“嚴、慎、細、實”的工作態(tài)度投入到衛(wèi)星的研制和應用中。“面對這項高投入、高技術、高風險、高回報的工作,我們來不得半點馬虎。”楊軍說。

不平凡的歷程勢必造就一個不平凡的衛(wèi)星平臺,勢必培養(yǎng)出一批勇于克服困難、迎難而上、鍥而不舍的氣象衛(wèi)星科技人員。在經(jīng)歷了挫折之后,一個個神話在航天人和氣象人的手中書寫。

1999年5月10日和2002年5月15日,分別成功發(fā)射了風云一號C星和D星。風云一號氣象衛(wèi)星C星在軌正常業(yè)務運行4年9個月,大大超出2年的設計壽命,而D星到2009年仍穩(wěn)定運行。

2004年10月19日和2006年12月8日,分別成功發(fā)射了風云二號C星和D星,首次共同實現(xiàn)了“雙星運行、互為備份”。其中,風云二號氣象衛(wèi)星C星及地面應用系統(tǒng)還榮獲2007年度國家科技進步一等獎

2008年5月27日,我國新一代極軌氣象衛(wèi)星風云三號氣象衛(wèi)星A星被成功送入預定軌道。

從第一代氣象衛(wèi)星到第二代

經(jīng)過30年的發(fā)展,我國氣象衛(wèi)星已實現(xiàn)了業(yè)務化、系列化,并率先實現(xiàn)了我國應用衛(wèi)星從試驗應用型向業(yè)務服務型轉變的目標。然而,面對成績,我國的航天人和氣象人的目光并沒有僅僅停留于此。

隨著我國經(jīng)濟社會的快速發(fā)展,風云一號氣象衛(wèi)星上裝載的5個通道的1個儀器已早已無法滿足氣象現(xiàn)代化的需求。防災減災、氣候變化、環(huán)境生態(tài)保護等一個個問題亟待氣象衛(wèi)星人為其破解之路提供科技支撐。

就在風云一號氣象衛(wèi)星的發(fā)展逐步走向正軌時,發(fā)展我國第二代極軌氣象衛(wèi)星的議案又擺在大家面前。“上世紀90年代,正是氣象衛(wèi)星發(fā)展最艱難的時候。但盡管如此,大家還是滿懷希望,很多人都是在研制風云一號氣象衛(wèi)星的同時,又再為發(fā)展我國第二代極軌氣象衛(wèi)星謀劃著。”楊軍說。

經(jīng)過8年的“艱苦抗戰(zhàn)”,我國航天人和氣象人并肩完成了美國用40年才走完的路。2008年5月27日,我國新一代極軌氣象衛(wèi)星風云三號氣象衛(wèi)星A星被成功送入預定軌道。隨著衛(wèi)星一同被送入太空的還有星上裝載的11個先進的遙感儀器及99個光譜探測通道,其中有5個通道的分辨率達到250米。而在30年前的風云一號A星上,僅有1個儀器及5個通道。

除了量上的突破,風云三號A星更注重在質上的突破。它實現(xiàn)了我國氣象衛(wèi)星從單一遙感成像到地球環(huán)境綜合探測、從光學遙感到微波遙感、從公里級分辨率到百米級分辨率、從國內接收到極地接收的四大技術突破。

在我國極軌氣象衛(wèi)星進入嶄新的歷史階段時,靜止氣象衛(wèi)星的更新?lián)Q代工作也在有條不紊地進行中。目前,我國第二代靜止氣象衛(wèi)星風云四號氣象衛(wèi)星已進入立項階段,將于2013年前后發(fā)射首顆衛(wèi)星。

“氣象衛(wèi)星事業(yè)是幾代人奮斗的結果,這條路走得很難、很艱苦,但是很有成效。我們相信,只要團結起來,不斷改進,未來中國的氣象衛(wèi)星一定會更好。”中國工程院院士、風云二號氣象衛(wèi)星地面應用系統(tǒng)總師許健民說。

從蹣跚學路到天地一體化的楷模

作為衛(wèi)星工程的五大系統(tǒng)之一,地面應用系統(tǒng)是充分發(fā)揮衛(wèi)星應用效益的堅實保障。“為了充分發(fā)揮衛(wèi)星的效應,要求是地面應用系統(tǒng)的發(fā)展要略超前于衛(wèi)星的發(fā)展。”鈕寅生說。伴隨著衛(wèi)星的發(fā)展,我國氣象衛(wèi)星地面應該系統(tǒng)的建設也在不斷推進中:地面接收站從無到有,從3個到5個,從國內走向國外;地面應用系統(tǒng)從無到有,從一個系統(tǒng)運行到多個系統(tǒng)并行。

“風云衛(wèi)星地面應用系統(tǒng)的技術含量和工作量,不亞于甚至超過衛(wèi)星本身,它不僅是國內最好的系統(tǒng),而且在世界上也是先進的。”中科院院士匡定波說。

回首衛(wèi)星氣象人走過的30年,許健民感觸最深的不是那些令人耀眼的成就,而是當初難以想像的各種困難。他連連用“其中的不確定性太大了,現(xiàn)在回過頭來看,都覺得后怕”來形容他現(xiàn)在的心情。他說:“科研人員承受了來自各方面的埋怨和壓力,我們只能一點一點從基礎做起,一步一步地去解決問題。”

如今,風云衛(wèi)星地面應用系統(tǒng)成功解決了海量、高速氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)的實時采集和異地間實時遠程傳送問題,突破了衛(wèi)星資料接收處理、預處理、產(chǎn)品處理、存檔、分發(fā)、應用等關鍵技術,克服了國內雙星和國外多星業(yè)務化接收處理給應用系統(tǒng)帶來的技術復雜性和兼容性的難題,實現(xiàn)了系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運行,年運行成功率保持在99.5%。

特別是風云二號地面應用系統(tǒng)中的高精度圖像定位技術破解了我國航天事業(yè)“要命”問題,受到了美國航空航天局(NASA)局長麥克·格瑞芬博士的稱贊,被國際同行專家公認為達到了國際先進水平。

風云系列氣象衛(wèi)星星地一體化的共同發(fā)展模式也被我國航天界譽為“天地一體化的楷模,地面應用系統(tǒng)的典范”。

從無從應對到成竹在胸

“浣熊”、“不死鳥”、“臺風森拉克”、“臺風黑格比”、“野薔薇”……2008年登陸我國的臺風個數(shù)較常年同期偏多,臺風登陸強度強。但由于預報準確,防御措施到位,臺風造成的人員傷亡和經(jīng)濟損失較2000年以來同期偏輕。而在其中,氣象衛(wèi)星時刻密切監(jiān)測,追蹤臺風動向,為預報人員及時提供最新衛(wèi)星云圖,可謂功不可沒。

然而,思緒回到了建國初期,臺風肆虐、干旱橫行、強寒潮突至,自然災害給新中國的發(fā)展設置了一道道障礙。特別是1968年,臺風頻襲我國東部沿海,損失慘重。“當時,由于氣象部門在臺風的監(jiān)測手段上還很缺乏,特別是對于臺風的移動路徑和強度無法作出準確的判斷。”許多老同志回憶道。

肩負重任的風云氣象衛(wèi)星沒有讓人們失望。自2005年1月以來,中國風云系列衛(wèi)星對太平洋生成的92個影響或登陸我國大陸的33個臺風全部進行了全程監(jiān)測。

近年來,氣象衛(wèi)星在防災減災、應對氣候變化、奧運會氣象服務保障和空間環(huán)境監(jiān)測預報等方面都得到廣泛應用,取得了顯著成績。

在2003年的淮河特大洪澇災害、2006年的大興安嶺特大森林大火、2006年的北京特強沙塵暴、2008年年初的低溫雨雪冰凍天氣、每年初冬襲擊我國大部地區(qū)的大霧等災害性天氣的氣象服務中,都可以找到風云衛(wèi)星的資料和產(chǎn)品;在我國夏季風、干旱、積雪監(jiān)測,全球臭氧海冰變化趨勢分析中,氣象衛(wèi)星資料都得到了廣泛應用。

2008年北京奧運會及殘奧會氣象服務中,風云系列衛(wèi)星更發(fā)揮了重要作用。氣象衛(wèi)星在密切監(jiān)視臺風、暴雨等強對流天氣的同時,積極為北京市熱環(huán)境、大氣氣溶膠、臭氧監(jiān)測提供科學數(shù)據(jù),為青島奧帆賽海域滸苔治理工作提供每日滸苔分布圖。

氣象衛(wèi)星資料和產(chǎn)品除了服務與現(xiàn)代氣象業(yè)務外,還積極服務軍隊、水文、海洋、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、民航、交通、電力等部門。據(jù)統(tǒng)計,目前,接收與利用風云二號氣象衛(wèi)星資料及產(chǎn)品的用戶已超過2500家。

從依靠國外資料到為國外同行提供資料

隨著中國靜止和極軌氣象衛(wèi)星的相繼成功發(fā)射和投入業(yè)務運行,風云一號氣象衛(wèi)星C、D星,風云二號C、D星,風云三號氣象衛(wèi)星A星都被世界氣象組織納入全球業(yè)務應用氣象衛(wèi)星序列之中。中國氣象衛(wèi)星在國際上的影響越來越大,發(fā)揮的作用日益顯著,大量國際用戶直接接收或利用中國的風云氣象衛(wèi)星資料。

“特別是在風云三號A星成功發(fā)射之后,我們仿佛成了‘香餑餑’,很多發(fā)達國家的氣象部門都主動與我們聯(lián)系,希望共享風云三號A星資料。”楊軍自豪地說。

短短的30年光陰,在黨中央、國務院的領導的關懷和關注下,中國已成為同時擁有極軌和靜止氣象衛(wèi)星的極少數(shù)國家之一,并且在地球觀測組織(GEO)中發(fā)揮了重要作用。

1993年5月,中國氣象局向朝鮮提供了一套極軌氣象衛(wèi)星資料接收處理系統(tǒng),這是中國向國外出口的第一套氣象衛(wèi)星資料接收處理系統(tǒng)。為了加強衛(wèi)星數(shù)據(jù)共享工作,中國成功開發(fā)了FENGYUNCast接收系統(tǒng),并于2006年和2007年分別向亞太地區(qū)17個國家贈送了該接收設備,使得風云衛(wèi)星數(shù)據(jù)在世界范圍內得到了更廣泛的應用。與此同時,澳大利亞日本新加坡馬來西亞菲律賓韓國、朝鮮、伊朗阿曼新西蘭等國家以及中國香港和澳門特別行政區(qū)也都在不同程度地接收和利用風云二號氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)。

2022年3月28日,風云三號氣象衛(wèi)星E星捕捉到M4級耀斑爆發(fā)。

風云1號

風云1號氣象衛(wèi)星是中國第一代準極地極軌氣象衛(wèi)星

風云1號氣象衛(wèi)星是一顆1.2米高,長、寬各1.4米的立方體,在左右兩塊太陽電池翼被打開以后,其跨度為8.6米。衛(wèi)星重852千克,在900千米高的極地軌道上運行。風云1號A星及B星,由于星上姿態(tài)控制系統(tǒng)故障,僅分別正常工作了39天和165天。三軸定向穩(wěn)定,衛(wèi)星高900公里,轉軸傾角99°,周期102.86分鐘,每天衛(wèi)星繞地球為14圈。衛(wèi)星攜帶多光譜可見光紅外掃描輻射儀,它有五個通道,用于獲取晝夜可見光、紅外云圖,冰雪覆蓋、植被、海洋水色、海面溫度等。衛(wèi)星資料發(fā)送方式有:甚高分辨率傳輸(HRPT),低分辨率圖象傳送(APT)和延遲圖象傳輸(DPT)。首顆FY-1A衛(wèi)星入軌后獲取了大量高質量云圖資料。由于姿態(tài)失控,衛(wèi)星工作了39天;FY-1B衛(wèi)星的姿態(tài)控制系統(tǒng)比FY─1A有明顯改善,但系統(tǒng)的可靠性有待進一步改進。風云1號C星在總結A、B星經(jīng)驗教訓的基礎上,做出了較大的改進和提高。工作壽命由一年提高到兩年,氣象遙感儀的波段數(shù)增加了一倍,包括多光譜可見光、紅外掃描輻射計。其中7個可見光、近紅外波段、3個紅外波段。這比美國新一代NOAA-15氣象衛(wèi)星多出4個探測通道,是目前世界氣象衛(wèi)星中觀測通道最多的成像觀測衛(wèi)星。星上記錄器容量,由A、B星的60分鐘增加到300分鐘,以便獲取全球氣象信息。此外,衛(wèi)星上還采用了多項新技術,如多層折疊式太陽電池陣技術,偏置動量加磁進動、章動控制和平穩(wěn)御載等姿控技術,星上計算機技術,熱控、剩磁設計等,使衛(wèi)星的可靠性取得了新的突破。1999年8月,風云1號C氣象衛(wèi)星交付國家氣象局,從9月1日正式轉入業(yè)務運行。兩年來,它每天兩次向全世界各地氣象衛(wèi)星接收站實時發(fā)送10通道、星下點分辨率1.1千米高質量數(shù)字云圖資料。

風云2號

1997年和2000年先后發(fā)射了兩顆靜止軌道風云2號氣象衛(wèi)星,2008年12月23日8時54分,

中國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長征三號甲運載火箭,成功將“風云二號氣象衛(wèi)星”06星送入預定軌道。

火箭飛行24分鐘后,西安衛(wèi)星測控中心傳來數(shù)據(jù)表明,衛(wèi)星已經(jīng)成功進入地球同步轉移軌道。經(jīng)過一系列控制,衛(wèi)星將最終定點于東經(jīng)123.5度赤道上空。

“風云二號”06星是由中國航天科技集團所屬上海航天技術研究院為主研制,可全天候對地球進行連續(xù)氣象監(jiān)視,獲取地球空間環(huán)境白天可見光云圖、晝夜紅外云圖和水汽分布圖;收集和轉發(fā)氣象、海洋、水文等觀測數(shù)據(jù);監(jiān)測太陽X射線和空間粒子輻射數(shù)據(jù)等。衛(wèi)星重1.39噸,在軌采用自旋穩(wěn)定方式,用戶為中國氣象局。

中國于2004年10月19日和2006年12月8日發(fā)射的“風云二號”04星、05星,實現(xiàn)了我國氣象衛(wèi)星雙星組網(wǎng)運行觀測,目前兩顆衛(wèi)星工作狀況良好。

這次發(fā)射升空的06星,是04星、05業(yè)務星的在軌備份星和接替星,它的成功發(fā)射,可增強風云氣象衛(wèi)星在軌連續(xù)、穩(wěn)定運行的可靠性,為我國及周邊國家天氣觀測、氣象預報和減災防災發(fā)揮重要作用。同時,對加強我國與國際氣象組織的合作,提高我國在氣象領域的國際地位具有重要意義。

用于發(fā)射的長征三號甲運載火箭,是由中國航天科技集團所屬中國運載火箭技術研究院為主研制。這次發(fā)射是長征系列運載火箭的第115次飛行。

風云一號氣象衛(wèi)星”和風云二號氣象衛(wèi)星的發(fā)射成功,結束了我國氣象預報衛(wèi)星數(shù)據(jù)長期依賴國外衛(wèi)星的歷史。到2007年底,我國已成功發(fā)射了4顆極軌氣象衛(wèi)星和3顆靜止軌道氣象衛(wèi)星,成為繼美國和蘇聯(lián)/俄羅斯后第三個擁有極軌道和靜止軌道兩個系列氣象衛(wèi)星的國家。

“風云”氣象衛(wèi)星的業(yè)務化應用,為氣象、海洋、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、水利、航空、航海、環(huán)保等領域提供了大量的公益性和專業(yè)性服務,已被世界氣象衛(wèi)星組織納入國際業(yè)務應用氣象衛(wèi)星序列,成為全球天基綜合觀測系統(tǒng)的重要組成部分,為世界各國用戶提供服務。

風云3號

風云3號“風云三號”是中國新一代極軌氣象衛(wèi)星,世界氣象組織已將其納入

新一代世界極軌氣象衛(wèi)星網(wǎng)。該星具有廣闊的應用前景,將在監(jiān)測大范圍自然災害和生態(tài)環(huán)境,研究全球環(huán)境變化、氣候變化規(guī)律和減災防災等方面發(fā)揮重要作用。同時,也可為航空、航海等部門提供全球氣象信息。

風云三號衛(wèi)星是極軌衛(wèi)星,每天會對全球掃描2次,每次掃描寬度為2900公里,具有全球性。由于風云三號上攜帶著多達11種有效載荷和90多種探測通道,可以不分白天黑夜,對任何氣象環(huán)境進行探測。風云三號氣象衛(wèi)星攜帶有垂直探測儀,可以對地面上空30多公里的范圍形成立體的彩色圖像,從而大大增強了氣象預報的精細化和準確度。

創(chuàng)造多項第一

2000年9月,國家批準風云三號衛(wèi)星立項。風云三號衛(wèi)星是中國自主研制并達到國際先進水平的新一代極軌氣象衛(wèi)星,它創(chuàng)造了諸多第一。

星載有效載荷數(shù)量第一:它采用新型衛(wèi)星平臺,裝載著11臺高性能的有效載荷探測儀器,在國內衛(wèi)星上是首次。

單機活動部件數(shù)量第一:它的20臺單機有活動部件35個,是國內衛(wèi)星活動部件最多的。

氣象衛(wèi)星觀測功能第一:它的遙感儀器觀測譜段從真空紫外線、紫外線、可見光線、紅外線一直到微波頻段樣樣齊全,既有光學遙感,又有微波遙感,能實現(xiàn)全天候、全天時、多光譜、三維、定量探測,與歐美新一代氣象衛(wèi)星處于同一發(fā)展水平。

報道說,風云三號衛(wèi)星發(fā)射成功后,最長3周后就可完全投入使用,它不僅為北京奧運會會提供更加精細化的氣象服務,還將使中國的中期數(shù)字化氣象預報成為可能。

裝載11臺有效載荷

風云三號氣象衛(wèi)星衛(wèi)星質量為2298.5千克,將采用三軸穩(wěn)定姿態(tài)控制方式。它是瞄準國際先進技術水平而設計的衛(wèi)星,技術含量高、系統(tǒng)復雜、研制難度大,是國內目前投資最大、功能最強的對地觀測衛(wèi)星。風云三號衛(wèi)星裝載有掃描輻射計、紅外分光計、微波溫度計、微波濕度計、中分辨率光譜成像儀、微波成像儀、紫外臭氧總量探測儀、紫外臭氧垂直探測儀、地球輻射探測儀、太陽輻射監(jiān)測儀和空間環(huán)境監(jiān)測儀等11臺有效載荷。

正式業(yè)務運行

2022年12月1日,經(jīng)過6個月的業(yè)務試運行和2022年汛期臺風、暴雨、強對流天氣的“實戰(zhàn)”考驗,風云三號氣象衛(wèi)星E星及其地面應用系統(tǒng)正式業(yè)務運行。

風云4號

發(fā)射

2016年12月11日,搭載風云四號衛(wèi)星的運載火箭在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心點火升空。當日零時11分,中國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長征三號乙運載火箭成功發(fā)射風云四號衛(wèi)星。風云四號衛(wèi)星工程由國防科工局負責工程組織實施,中國航天科技集團上海航天技術研究院、中國運載火箭技術研究院分別負責風云四號衛(wèi)星、長征三號乙火箭研制。風云四號衛(wèi)星是中國靜止軌道氣象衛(wèi)星從第一代(風云二號氣象衛(wèi)星)向第二代跨越的首發(fā)星,也是中國首顆地球同步軌道三軸穩(wěn)定定量遙感衛(wèi)星。該衛(wèi)星首次使用了全新研制的SAST5000平臺,設計壽命7年,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多項核心關鍵技術,裝載四種先進有效載荷,整體性能達到國際先進水平。

簡介

風云四號氣象衛(wèi)星的前期論證從上世紀90年代開始,是我國第二代靜止氣象衛(wèi)星,主要發(fā)展目標是:衛(wèi)星姿態(tài)穩(wěn)定方式為三軸穩(wěn)定,提高觀測的時間分辨率和區(qū)域機動探測能力;提高掃描成像儀性能,以加強中小尺度天氣系統(tǒng)的監(jiān)測能力;發(fā)展大氣垂直探測和微波探測,解決高軌三維遙感;發(fā)展極紫外和X射線太陽觀測,加強空間天氣監(jiān)測預警。風云四號衛(wèi)星計劃發(fā)展光學和微波兩種類型的衛(wèi)星。

據(jù)悉,經(jīng)過多次論證,多通道可見光紅外掃描成像儀和紅外高光譜探測儀(干涉式大氣垂直探測儀)以及星地相關技術的科技攻關,已取得了較大進展。

我國幅員遼闊,國土東西跨度超過60度,隨著我國資源和安全對信息區(qū)域擴大的需求,光學星按照東、西雙星進行空間軌道布局(雙星運行),西部星觀測區(qū)域覆蓋我國西部、印度洋紅海中東地區(qū)并西接歐洲,東部星觀測區(qū)域覆蓋我國中東部、擴大到廣大太平洋地區(qū)。微波探測衛(wèi)星單星運行,定點在在能覆蓋我國國土為主的最佳空間軌道位置。光學衛(wèi)星將在“十一五”期間完成型號立項,并進入研制,在“十二五”發(fā)射試驗衛(wèi)星,完成對試驗衛(wèi)星的評估和明確業(yè)務衛(wèi)星技術狀態(tài),“十三五”發(fā)射風云四號氣象衛(wèi)星業(yè)務衛(wèi)星并接替風云二號氣象衛(wèi)星業(yè)務的任務。

“風云四號”是第二代靜止氣象衛(wèi)星,由上海航天局的“風云二號”總設計師李卿領銜設計,充分考慮海洋、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、水利以及環(huán)境、空間科學等領域的需求,以實現(xiàn)綜合利用。據(jù)透露,“風云四號”衛(wèi)星主要探測儀器為10通道二維掃描成像儀、干涉型大氣垂直探測器、閃電成像儀、CCD相機和地球輻射收支儀,地球圓盤圖成像時間為15分鐘。

我國一貫高度重視和支持氣象衛(wèi)星,目前已經(jīng)制定了《“十一五”和2020年前我國氣象衛(wèi)星發(fā)展規(guī)劃》。根據(jù)這個規(guī)劃,目前,我們正在研制和發(fā)展下一代的靜止氣象衛(wèi)星風云四號氣象衛(wèi)星。風云四號靜止氣象衛(wèi)星的研制,完全瞄準國際先進水平,和歐美同步,從時間上來講,如果我們抓得緊的話,甚至有可能先搞出來。此外,我們還在進行一些專門的氣象探測衛(wèi)星的預先研究。我預期,在不遠的將來,我國的氣象衛(wèi)星技術和水平將實現(xiàn)更大的突破和跨越。

正式業(yè)務運行

2022年12月1日,經(jīng)過6個月的業(yè)務試運行和2022年汛期臺風、暴雨、強對流天氣的“實戰(zhàn)”考驗,風云四號B星及其地面應用系統(tǒng)正式業(yè)務運行。

風云五號

2022年11月消息, 中國已啟動第三代風云低軌氣象衛(wèi)星——風云五號的預研工作,正在開展新一代衛(wèi)星技術攻關。

國際影響

隨著中國靜止和極軌氣象衛(wèi)星的相繼成功發(fā)射,特別是“十五”期間風云一號氣象衛(wèi)星C/D極軌業(yè)務氣象衛(wèi)星和風云二號氣象衛(wèi)星C靜止氣象衛(wèi)星相繼投入業(yè)務使用。中國氣象衛(wèi)星在國際上的影響日益崛起,發(fā)揮的作用日益顯著。從2000年開始,在世界氣象組織的正式出版物中,將中國的風云一號和風云二號氣象衛(wèi)星列入全球氣象衛(wèi)星業(yè)務觀測系統(tǒng);大量國際用戶直接接收或利用中國的風云氣象衛(wèi)星資料。

風云一號C星由于突破了壽命難關,引起廣泛的國際關注。美國通過中-美氣象雙邊合作渠道,在中國的支持下,于2001年初在美國阿拉斯加州威斯康星州分別建立了兩個風云衛(wèi)星資料接收系統(tǒng);歐洲、美洲、亞洲和澳洲已經(jīng)有眾多的氣象和環(huán)境部門、單位、大學和科研院所接收和利用風云一號氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)。

澳大利亞日本新加坡馬來西亞菲律賓韓國朝鮮伊朗阿曼新西蘭等國家和中國香港和澳門特別行政區(qū)都在不同程度地接收和利用風云二號氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)。美國在澳大利亞南部專門建立了風云二號接收系統(tǒng),將實時收到的數(shù)據(jù)經(jīng)夏威夷中轉傳輸?shù)矫绹鏅n并進行全球拼圖應用;歐洲氣象衛(wèi)星組織通過設在澳大利亞的接收站,將風云二號衛(wèi)星數(shù)據(jù)中繼傳輸?shù)椒▏l(wèi)星氣象中心;香港天文臺則將每天收到的風云二號衛(wèi)星數(shù)據(jù)通過其網(wǎng)站公布。世界氣象組織主席、澳大利亞氣象局局長齊爾曼博士對風云衛(wèi)星對周邊國家和全世界的重要貢獻以及數(shù)據(jù)公開的政策給予了高度的評價。

接收系統(tǒng)

2006年3月24日,中國政府正式向《亞太空間合作組織公約》七個簽署國贈送了風云氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)廣播接收系統(tǒng)。這是繼2005年10月七國簽署《公約》之后,亞太空間合作組織邁向正式成立的又一個重要里程碑。

國家航天局副局長羅格和中國氣象局局長秦大河出席了贈送儀式,并代表中國政府向孟加拉、印度尼西亞伊朗、蒙古、巴基斯坦秘魯泰國七個簽署國分別贈送了設備。

七國駐華大使先后對中國政府的捐贈表示了感謝,并對中國在空間科技和應用領域所取得的突出成就表示贊賞,稱《公約》簽署國已經(jīng)從該組織框架內的合作活動中受益。

國際先進水平

2007年1月12日,當中國氣象局成功獲取了風云二號氣象衛(wèi)星D氣象衛(wèi)星的第一套圖像后,專家評價,中國風云氣象衛(wèi)星研制能力已達到了國際先進水平。至此,中國已成功發(fā)射8顆氣象衛(wèi)星。D星與目前正處于業(yè)務運行的風云二號C氣象衛(wèi)星共同實現(xiàn)在軌備份,從而使中國具備了雙星組網(wǎng)觀測能力。中國氣象局局長秦大河表示,將進一步提高氣象衛(wèi)星的應用和服務水平,積極拓展衛(wèi)星的應用和服務領域,努力做好衛(wèi)星數(shù)據(jù)的共享。

雙星觀測范圍西擴近20個經(jīng)度,可為奧運氣象服務提供保障

在距地球約36000公里的赤道上空,D星與C星俯瞰神舟飛船大地。中國氣象局專家表示,D星投入業(yè)務運行后,將與C星一起,形成對中國范圍最高達15分鐘一次的連續(xù)觀測,觀測范圍向西擴展了近20個經(jīng)度。雙星組網(wǎng)觀測不僅進一步擴大觀測區(qū)域和實現(xiàn)重大災害天氣的短時間高頻次監(jiān)測,還將實現(xiàn)重點區(qū)域的立體成像,從而能夠最大限度地減少災害性天氣所造成的損失。

中國氣象局國家衛(wèi)星氣象中心主任楊軍說,2008年北京奧運會期間,D星將達到最佳狀態(tài),可為奧運氣象服務提供堅實的保障。

填補氣象資料空白更早發(fā)現(xiàn)災害天氣

中國處于中緯度西風帶,從西伯利亞地區(qū)南下的冷空氣和從印度洋北上的暖濕氣流都對我國天氣有顯著影響。專家說,D星觀測資料將填補印度洋西部的資料空白區(qū),極大地改進夏季季風的預報。在風云二號氣象衛(wèi)星未形成業(yè)務狀態(tài)前,我國廣大的中西部地區(qū)長期以來沒有穩(wěn)定的靜止氣象資料源。

D星投入業(yè)務運行后,對未來天氣系統(tǒng)的監(jiān)視范圍將擴大至非洲東部至紅海一帶,可以更早地發(fā)現(xiàn)災害性天氣系統(tǒng),提高預報時效。而雙星對我國范圍高頻次的連續(xù)觀測,可以有效地監(jiān)視預警臺風、暴雨、強對流等災害性天氣系統(tǒng)的發(fā)生、發(fā)展和強度變化。

風云家族日益壯大還將發(fā)射多顆氣象衛(wèi)星

風云二號D氣象衛(wèi)星于2006年12月8日在中國西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射,觀測范圍涵蓋了整個亞洲大陸、印度洋及西太平洋,衛(wèi)星由中國航天科技集團負責研制。風云二號氣象衛(wèi)星地面應用系統(tǒng)由中國氣象局負責建設,中國具有完全自主知識產(chǎn)權。

中國于上世紀70年代初開始研制自己的氣象衛(wèi)星,并于1988年成功發(fā)射了第一顆氣象衛(wèi)星“風云一號氣象衛(wèi)星”。隨著D星的成功發(fā)射,我國已將8顆氣象衛(wèi)星成功送入太空。其中包括4顆風云一號極軌氣象衛(wèi)星和4顆風云二號靜止軌道氣象衛(wèi)星。

楊軍透露,未來幾年內,我國還將陸續(xù)發(fā)射“風云二號”E星、F星、G星、H星。2008年前,將發(fā)射第一顆風云三號氣象衛(wèi)星;“風云四號氣象衛(wèi)星”系列氣象衛(wèi)星也將在“十一五”期間進入型號工程立項。

衛(wèi)星資料和產(chǎn)品共享造福周邊國家及世界

中國氣象局正在積極做好衛(wèi)星資料和產(chǎn)品的共享工作,建立了風云氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)廣播系統(tǒng),并和國家航天局共同向“亞太空間合作組織”簽約國贈送了風云氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)廣播系統(tǒng)接收站,使得風云氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)造福區(qū)域各國。

目前,中國氣象衛(wèi)星在國際上發(fā)揮的作用日益顯著。大量國際用戶直接接收或利用我國的風云氣象衛(wèi)星資料。世界氣象組織主席齊爾曼博士曾對中國風云衛(wèi)星在周邊國家和全世界的重要貢獻以及數(shù)據(jù)公開的政策給予高度評價。

技術特色

總體來講,在一些基礎性、關鍵性基礎上,中國和國際先進水平相比仍然有些差距,但是風云二號氣象衛(wèi)星有中國的特色,在許多地方做的令世界同行側目。所以它獲得國家科技進步一等獎也是當之無愧的。

歸結起來來說,有五個方面能夠體現(xiàn)風云二號的技術特色:

第一,先進的靜止軌道觀測的技術。靜止軌道距離地球有35800公里,在這么遠的地方獲得高清晰圖象,技術上是有相當難度的。所以它的第一個技術特點就是星上的觀測儀器,有5個通道,就是可以同時獲取5張圖。

第二,衛(wèi)星總體設計技術。風云二號的圖象質量是非常好的,為了保證高質量的圖象,衛(wèi)星設計做了大量的工作,包括星上怎么提供能源,怎么樣控制好衛(wèi)星的姿態(tài),怎么樣保證星上數(shù)據(jù)處理和下發(fā)等等。

第三,星地一體化實現(xiàn)了高精度的圖象定位。一般網(wǎng)友對這個可能不是很了解,遙感衛(wèi)星要實現(xiàn)對地球的圖象精確定位是比較難的事情,尤其是靜止軌道衛(wèi)星,這么遠,我們實現(xiàn)了圖象定位準確度“像元級”。定位準的好處有:1.對發(fā)生災害位置的估計就會減少誤差。2.會使連續(xù)動畫保持穩(wěn)定。

第四,風云二號氣象衛(wèi)星最大的亮點,就是我們做的定量應用比較有特色,有些應用技術也是國際同行公認的。在處理風云二號觀測到的數(shù)據(jù)時形成了各種各樣定量的產(chǎn)品,用這樣一些觀測數(shù)據(jù)可以反演出各種大氣物理參數(shù)。比如風場、云參數(shù)、降水信息等。

第五,星地系統(tǒng)實現(xiàn)了穩(wěn)定業(yè)務運行。氣象衛(wèi)星要求觀測是連續(xù)的,衛(wèi)星一旦停止工作,就會給天氣預報、災害監(jiān)測造成嚴重影響。風云二號星地系統(tǒng)實現(xiàn)了一年365天、每天24小時連續(xù)運行。

社會效益

風云二號氣象衛(wèi)星的效益首先體現(xiàn)在重大的災害性天氣過程以及重大的氣象自然災害監(jiān)測方面,發(fā)揮了非常特殊的作用。2006年至2008年這三年過程中,據(jù)統(tǒng)計,影響我國的臺風72個,其中有23個臺風是登陸的,所有的這些臺風風云二號一個都沒有漏過。比如2005年登陸我國的超強臺風“海棠”,2006年超強臺風“桑美”以及2007年超強臺風“羅莎”的監(jiān)測預報過程中風云二號衛(wèi)星都發(fā)揮了功不可沒的作用。

風云二號衛(wèi)星對暴雨、沙塵暴、大霧、草原和森林火災等也有很強的監(jiān)測能力。比如2007年的江淮暴雨,由于持續(xù)暴雨最后作出了在安徽王家壩鎮(zhèn)分洪的決策,在這個過程中從國務院領導到當?shù)卣约爸袊鴼庀缶诸I導都高度重視,迫切需要了解天氣的實況過程以及預報結果,關鍵時刻風云二號氣象衛(wèi)星提供的資料發(fā)揮了很好的作用。再舉個例子,2006年黑龍江省和內蒙的森林草原大火,風云二號衛(wèi)星不僅提供了持續(xù)不斷的動態(tài)火情監(jiān)測產(chǎn)品,還提供了人工影響天氣作業(yè)的天氣分析產(chǎn)品,為最終撲滅大火立下了汗馬功勞。

說社會效益,現(xiàn)在電視觀眾每天都能通過各種電視節(jié)目收視到風云二號的云圖,通過云圖來了解天氣形勢,比如今天晚上肯定會有臺風“浣熊”的預報。這既是對百姓的服務,同時也是宣傳和普及氣象知識,增強公眾對自然災害防御的意識有很重要的價值。當然,它的社會效益遠遠不限于如此,除了在氣象防災減災應用上。國內的民航、交通、農(nóng)業(yè)、漁業(yè)、水利、電力、林業(yè)、軍隊等很多部門都在利用風云二號氣象衛(wèi)星的資料。舉個例子,風云二號有大霧的監(jiān)測能力,交通部門就很需要這方面的資料。類似這樣的例子有很多。所以,風云二號衛(wèi)星的投入產(chǎn)出比是很高的,效益巨大。

國際地位

風云二號衛(wèi)星系統(tǒng)從整體上講,與國際上目前正在使用的靜止氣象衛(wèi)星技術水平是相當?shù)摹1M管在一些基礎性和關鍵技術上,中國仍然有一定的差距,但是中國在某些方面也比其他國家做的好,同時,中國趕超的勢頭和進步的速度是最快的,這是不爭的事實,國際公認。中國在較短的時間內達到了國際在軌衛(wèi)星同等的水平,這給中國在氣象領域贏得了尊重。

風云二號氣象衛(wèi)星在全球氣象衛(wèi)星觀測網(wǎng)中占有重要的位置,在整個東亞這塊,特別是印度洋、青藏高原的衛(wèi)星觀測過去是一個很薄弱的區(qū)域。中國風云二號衛(wèi)星定位于東經(jīng)105度,其位置決定了它是整個地球觀測系統(tǒng)中不可或缺的一部分,它獲得的觀測資料對國際的氣象界乃至地球科學界都是一個貢獻。在世界氣象組織的空間計劃中,風云二號衛(wèi)星被列為骨干業(yè)務衛(wèi)星,承擔為全球天氣和氣候觀測的義務。在上個世紀我國的氣象衛(wèi)星應用主要依靠國外的衛(wèi)星資料,現(xiàn)在不僅有自主衛(wèi)星,還對外快進行資料共享和數(shù)據(jù)服務,用通俗的話說就是從過去使用人家的變成現(xiàn)在人家使用我們的,這體現(xiàn)了非常大的變化,這也奠定了中國在世界氣象組織的地位。

國際上越來越多的國家和地區(qū)使用風云二號氣象衛(wèi)星衛(wèi)星資料,評價也很積極,比如澳大利亞日本、美國、歐洲以及東南亞的一些國家,包括我們國家的香港、澳門、臺灣地區(qū)都在用風云二號的衛(wèi)星資料。

雙星觀測優(yōu)勢

繼2004年10月19日發(fā)射了C星之后,時隔2年,在2006年12月8日又發(fā)射了風云二號D星。這兩個衛(wèi)星對氣象觀測而言,就像人的兩個眼睛,那在天上有一個衛(wèi)星不行嗎,干嗎還要搞兩個衛(wèi)星?兩個星觀測的優(yōu)勢有兩點:

首先,是在軌衛(wèi)星由于它的不可維護性,風險較大,難免有在軌故障或者失效,但是組織一顆衛(wèi)星發(fā)射需要很長時間。如果天上就一顆星,它突然壞了,那氣象業(yè)務就中斷了。所以雙星的第一個作用是實現(xiàn)在軌備份,確保氣象業(yè)務不中斷。

第二,兩顆星可以同時觀測,并不是冷備份,是一種熱備份的概念。同時觀測的好處是:從空間上,可以擴大監(jiān)測范圍。從時間角度,每一顆衛(wèi)星每半小時觀測一次地球,如果把半小時錯開,比如這顆衛(wèi)星10點30開始觀測,下顆衛(wèi)星是10點45開始觀測,這樣使時間間隔每次觀測縮短到15分鐘,這樣重疊區(qū)域地方,每隔15分鐘就可以看到天氣過程。通過實際的工作表明,雙星15分鐘的加密觀測對氣象預報有十分明顯的作用,因為很多中小尺度的天氣系統(tǒng),發(fā)展非常快,特別是汛期,觀測時間間隔過長會漏掉這些重要的天氣過程。比如有些局地的強降雨持續(xù)時間只有十幾分鐘,雙星觀測后這些過程我們可以更好地捕捉到。雙星重疊區(qū)動畫技術,做的非常出色,是風云二號氣象衛(wèi)星應用的一個亮點。

獲得榮譽

2018年12月,獲得第五屆中國工業(yè)大獎。

參考資料 >

李克強對風云氣象衛(wèi)星事業(yè)50周年作出重要批示.中國政府網(wǎng).2022-01-22

最近太陽不平靜,我國風云衛(wèi)星和NASA捕捉到太陽耀斑爆發(fā).今日頭條.2022-04-02

風云三號.中國氣象局.2015-08-09

兩顆氣象衛(wèi)星“轉正”,風云三號E星、風云四號B星正式業(yè)務運行.今日頭條.2022-12-01

中國已啟動第三代低軌氣象衛(wèi)星風云五號預研工作 現(xiàn)正開展技術攻關.今日頭條-中國新聞網(wǎng).2022-11-07

第五屆中國工業(yè)大獎公告.新浪.2018-12-10

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