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我国第一代静止轨道气象卫星最后一颗星——风云二号H星成功发射
发布时间:[ 2018-06-16 16:02 ] 文章来源:< 综合 > 浏览量: 2318

    2018年6月5日晚上21时07分,我国自主研制的第一代静止轨道气象卫星工程最后一颗星——风云二号H星搭载长征三号甲运载火箭在西昌卫星发射中心成功发射升空,随后卫星顺利进入预定轨道。
    作为我国第一代静止轨道气象卫星风云二号工程的收官之作,风云二号H星也是我国成功发射的第17颗风云系列气象卫星。其主要载荷包括扫描辐射计和空间环境监测器,可提供实时云图以及晴空大气辐射、云导风、沙尘等数十种遥感产品。西至中非,东至大洋洲……这颗中国静止气象卫星布局中的“最西边值班员”,可24小时不间断为“一带一路”沿线国家开展专属服务,提供天气预报,防灾减灾救灾所需数据支撑。
    据悉,风云二号H星在完成在轨测试后将定点至79度提供观测,即在与我国新疆喀什相同经度的赤道上方,专注服务“一带一路”战略,重点为中国西部地区和一带一路沿线国家提供服务,实时获取中国及周边地区可见光、红外云图、收集并转发气象、海洋和水文等环境监测资料,播发数字展宽云图,严密监视不同时间和空间尺度天气系统变化。
    作为我国第一代静止轨道气象卫星的最后一颗星,风云二号H星将与第二代静止气象卫星风云四号形成业务上的无缝衔接。
    我国风云气象卫星经过40多年的发展,始终坚持自主创新,努力实现核心技术和器件的自主可控,已经达到国外同类卫星的先进水平。截至目前,我国已经成功发射17颗风云气象卫星,8颗卫星在轨运行,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,实现了气象卫星事业从无到有,从小到大,从弱到强的跨越。
   
一、研制路上屡遭挫折愈挫弥坚
    从气象卫星提上研制任务的初期,新中国领导人的殷殷嘱托的画面依然清晰。1958年5月,毛泽东主席豪迈地提出:“我们也要搞人造卫星”,1969年1月29日,周恩来总理高瞻远瞩地提出:“要赶快改变落后面貌,搞我们自己的气象卫星”。至此,中国卫星气象事业开始启动。但是,是自己造卫星还是花钱买卫星,国内有两种截然不同的声音。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,上海航天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,历尽磨难。
    1988年9月7日,在太原卫星发射中心,我国第一颗风云系列气象卫星风云一号A星在长征四号甲火箭的托举下一飞冲天。39天之后,意外发生了。在国家卫星气象中心的云图接收、处理工作室里,人们发现,卫星姿态发生变化,云图慢慢偏斜,最后只留下地球的一条弧线,卫星失控了。由于没有安装备份设备,众目睽睽下,我国第一颗气象卫星慢慢消失在太空。风云一号A星在升空仅仅39天之后,结束了短暂的“生命”。
    紧随其后的风云一号B星在元器件选用和软件设计上留下了未进行抗辐射加固的漏洞,随时会引发计算机工作失常,姿控系统故障,唯一的补救方法只能是加强地面对卫星的监视,及时纠错减少损失,即便如此,它的寿命却还是大打了折扣。
    “塞翁失马,焉知非福。”有感于这次旷日持久的营救任务,研制人员将风云一号卫星研制过程中出现的问题和解决之策汇编成册。在后来漫长的航天攻关岁月里,这四册凝结着心酸的图书,成为卫星可靠性设计和排故方案的典型教材。
    自1994年风云二号01星发射失败以后,20世纪90年代,接二连三的卫星事故使风云卫星的研制遇到了一些疑问,风云卫星一度陷入了低迷期。尽管如此,风云团队继续坚持下去,再度重新启动风云二号A星研制,3年后,风云二号A星发射成功,但在运行10个月左右,天线消旋系统发生了失锁故障,造成数传和转发无线通道中断。后经努力,仍只能每天断续工作,获取有限的几幅图像。研制人员反复研究后确认是消旋组件存在过大的温度梯度差导致的。针对这个问题,研制人员采取了综合性的措施应用于待发射的03星。
    直到1999年5月10日,风云一号C星成功发射,在轨稳定运行达7年之久,超期服役5年。该星完成了我国气象卫星研制历史上由屡遭挫折到圆满成功的华丽转身,被誉为“太阳同步轨道长寿第一星”,揭开了我国长寿命高可靠性卫星运行历史。作为我国第一颗三轴稳定太阳同步极低轨道业务气象卫星,该星突破了三轴稳定姿态控制技术等多项关键技术,翻开了我国气象卫星事业上新的一页。
   
二、及时监测灾害天气 对防灾减灾意义重大
    风云二号H星是一颗静止轨道气象卫星,装载有扫描辐射计和空间环境监测器等两个主要载荷,可为中国和亚太地区用户提供实时云图、水汽图像和空间天气相关产品,将对及时监测突发性强、破坏性大、生命史短的灾害性天气系统起到重要作用。
    什么是静止轨道气象卫星?专家解释,静止轨道气象卫星就是在赤道上空地球同步轨道上工作的气象卫星,距地球高度约3.6万公里,与地球自转同步运行,因此相对地球是静止的,可以观测地球表面1/3的固定区域,对同一目标地区进行持续不断的气象观测。
    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遥感卫星,共有3个批次,其中03批卫星于2006年立项开启研制,风云二号H星为03批的第三颗业务应用卫星,入轨后命名为H星。风云二号H星主要功能与03批的前两颗卫星一致,但却是风云二号所有卫星中可靠性最高、性能最稳定的卫星。相对于G星,H星共有15项技术状态得到改进提升。
    据介绍,风云二号H星主要载荷为扫描辐射计和空间环境监测器。扫描辐射计包括1个可见光和4个红外通道,可实现非汛期每小时、汛期每半小时获取覆盖地球表面约1/3的全圆盘图像,能对台风、强对流等灾害性天气进行重点观测。空间环境监测器能够对太阳X射线、高能质子、高能电子和高能重粒子流量实行多能段监测,用于开展空间天气监测、预报和预警业务。
    风云二号H星是风云二号卫星工程发射的最后一颗星,该星对确保我国静止轨道气象卫星业务的连续稳定和向第二代静止轨道气象卫星风云四号平稳过渡具有重要意义。
    经过多年发展,风云二号卫星应用技术不断提高,成为我国定量化应用最好的卫星。中国气象局资料显示,自1998年风云二号卫星投入运行以来(截止到今年4号台风),对西太平洋及南海生成的471个台风、登陆我国的141个台风监测无一漏网。台风预报准确率连年提升,2015年我国台风24小时路径预报误差首次低于70公里,达到世界领先水平。
    风云二号卫星作为世界气象组织全球业务应用气象卫星序列的重要组成部分,为亚洲、欧洲、美洲、非洲、大洋洲等80多个国家和地区的用户提供了卫星资料和产品,充分体现了我国作为发展中大国对国际社会的重要贡献。
   
三、重点服务我国西部及一带一路沿线国家
    风云二号H星是国际有关部门针对一带一路沿线国家缺乏气象侦测资源向我国提出意见,希望中国能将新发射的风云二号H星定点位置向西部布局,扩大风云系列静止轨道气象卫星监测范围。此要求提出后,国防科工局、中国气象局与亚太空间合作组织签署风云气象卫星应用合作意向书,正式确定将H星定点位置西移7.5度。
    据气象部门称该卫星最终定点于印度洋上空,是我国首次静止气象卫星,能对大洋洲到中非范围内全面监测,这也就是说包括地球三分之一的地方都可以进行气象监测了,可以为西亚、中亚、非洲和欧洲等国家和地区提供良好的观测视角和定制化的高频次区域观测。
    据相关负责人说,这颗卫星将为中国的气象观测提供相关区域实时数据,中国轮船“如果一艘大型货轮从中国上海港口出发,经中国南海、马六甲海峡、印度洋、亚丁湾到红海,它将能够享受24小时不间断的气象卫星观测服务”。
    与之前的风云卫星不同,风云二号H星在轨测试完成后,将定点于东经79度赤道上空,重点为中国西部地区和“一带一路”沿线国家和地区提供服务。应世界气象组织及亚太空间合作组织要求,风云二号H星的定点位置将由原定的东经86.5度更改为东经79度,使我国风云系列静止轨道气象卫星有效覆盖我国全境、“一带一路”沿线国家、印度洋和大多数非洲国家。
    风云二号H星定点位置向西部布局,有着重要意义。
    首先是进一步优化风云系列气象卫星的轨道布局,更好地覆盖我国天气系统上游地区,减轻自然灾害造成的损失。
    其次是可为“一带一路”沿线国家以及亚太空间合作组织成员国提供气象卫星监测服务,对“一带一路”沿线地区应对自然灾害、落实该地区对静止轨道气象卫星数据获取及应用的急需有着重要意义。据了解,风云二号H星成功发射后,我国将对“一带一路”沿线国家和亚太空间合作组织成员国免费分发风云气象卫星数据和产品,将我国赠予亚太空间合作组织成员国的卫星云图接收站进行免费升级并提供风云卫星气象应用技术培训。
    自然灾害是“一带一路“沿线可持续发展的重大威胁。这些地方多山地、高原、沙漠、海洋等无人区,气象观测盲点多,成为天气预报的短板。运行于”天外“的气象卫星可对大气进行全天候、立体化观测,清晰捕捉风云变化,有效弥补地面观测短板。
    在今年的“中国航天日”主场活动期间,国家航天局、中国气象局与亚太空间合作组织已签署风云气象卫星应用合作意向书。中国气象局还发布了《风云卫星国际用户防灾减灾应急保障机制》,当“一带一路”沿线国家和地区遭受台风、暴雨等灾害时,可申请启动该机制,第一时间获得风云系列卫星高频次云图及相关定量产品。
    此外,风云二号H星定点位置向西部布局还响应了世界气象组织希望中国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的建议,对于进一步提升中国航天事业和气象事业的国际地位和影响力有着重要意义。
    四、卫星一颗比一颗先进 达到国际先进水平
    风云二号H星是风云二号家族最后一星,其运行于高度为36000公里的地球同步轨道,将与在轨的风云二号E、F、G星开展组网观测,形成“多星在轨、互为备份、统筹运行、适时加密”的业务模式。
    该星虽然主要功能与03批的前两颗星一致,但却是风云二号所有卫星中可靠性最高、性能最稳定的。研究团队人员研制每一颗新的卫星时,都会总结前一颗卫星的经验。因此,风云二号的卫星一颗比一颗先进,性能一颗比一颗优化。
    也许有人会问,已经有了风云四号,为什么还要再发射这颗星呢?对此,专家解释,气象卫星要求连续业务运行。就是说,它不能“请假”“开小差”,必须全年365天、每天24小时工作,及时报出晴雨、温度、风力等数据。如果哪天风四卫星不能提供云图,就要确保这颗星能顶上去。
    另外,尽管技术上没有大的改进,但卫星寿命大大延长,设计寿命4年,一般可延长到8—10年,这同样是一种非常强大的实力。就像开车一样,不仅跑得快,而且还不出毛病。
    自2002年,风云一号D星发射,成为国内寿命最长的遥感卫星之一;2006年到2014年,我国先后发射4颗风云二号系列卫星,颗颗成功。
    2008年,一颗研制了将近八年的“新星”在太原卫星发射中心升空,这是风云三号的首发星,此后,风云三号B星、C星、D星相继发射成功,使全球数值天气预报的更新时效缩短为4小时。2016年,“风云”家族再度传来喜讯,风云四号A星发射成功,较上代风云二号卫星,该星的观测效率提升20倍、探测通道提升3倍、空间分辨率提升4倍、时间分辨率提升2倍、观测数据量增加160倍,在世界上首次实现了地球静止轨道成像观测和红外高光谱大气垂直探测综合观测,“成为我国气象卫星技术从跟跑并跑转向并跑领跑的实践者”。
    作为我国新一代静止轨道气象卫星的首颗试验星,风云四号A星开创了首颗试验星直接投入业务运行的先河,于2018年5月1日正式投入业务运行,伴随着全部国家级气象业务平台完成风云二号到风云四号卫星业务切换,风云四号卫星正为全球80多个国家和地区、国内2500多家用户提供卫星资料和产品。
    中国气象卫星事业实现了从无到有、从小到大、从弱到强的跨越,开创了中国特色遥感卫星的研制体系,推动了我国定量遥感相关基础工业的跨越发展,如今,上海航天已成功发射17颗气象卫星,目前有8颗卫星在轨运行,达到了美国50多年78颗卫星的研制水平。风云卫星已成为世界气象组织观测网的重要成员,是我国遥感卫星中应用范围最广、效益发挥最好的卫星系列,被誉为遥感卫星运营服务的榜样、民用卫星业务服务的典范。
    风云气象卫星40余年走过的道路,是自力更生、奋发图强之路,是艰苦跋涉、勇于攀登之路,是自主创新、崛起腾飞之路,是集智拼搏、跨越式发展之路,是一条有中国特色的成功之路。它所取得的辉煌成就,提供了极为丰富和宝贵的经验。 (白林)