放眼全球,我国风云四号气象卫星实力如何?

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原标题:放眼全球,我国风云四号气象卫星实力如何?

新京报讯(记者 李玉坤 通讯员 谷宇 陈晓杰)6月3日凌晨,作为我国第二代静止轨道气象卫星的首颗业务卫星,风云四号B星在西昌卫星发射中心成功发射。此次B星的成功发射使我国风云四号A星、B星成功实现“双星在轨、东西布局”的业务模式,确保我国静止轨道气象卫星观测业务的连续、稳定运行。

什么是静止轨道气象卫星?静止轨道气象卫星在我们的生活中起着何种作用?我国风云四号在国际上实力如何?中国航天科技集团八院风云四号研制团队一一解答。

问题一

什么是静止轨道气象卫星?

按照运行轨道划分,气象卫星可分为绕地球两极运转的极轨气象卫星和相对地球不动的静止轨道气象卫星两大系列。一般来说,静止轨道气象卫星在地球赤道上空约3.58万公里,相对地球静止,可观测地球表面三分之一的固定区域并对同一目标地区进行持续不断的气象观测。

我国是世界上少数几个同时拥有极轨和静止轨道气象卫星的国家。经过50余年的发展,我国已成功发射风云一号、风云二号、风云三号以及风云四号两代四型共18颗风云气象卫星。

其中,风云一号和风云三号属于极轨气象卫星,可以获取全球观测数据,是实施全球监测的“巡逻兵”;风云二号和风云四号属于地球静止轨道气象卫星,相对地球静止不动,可以获取我国所在区域的连续动态观测数据,是坚守岗位的“哨兵”。

问题二

我国静止轨道气象卫星是如何发展的?

作为我国首个研制并投入使用的静止轨道气象卫星系列,风云二号气象卫星于1986年启动研制。随着1997年、2000年风云二号A星、B星先后成功发射,积累了大量地面研制和在轨试验数据。2004年,风云二号C星成功发射,成为当时国内应用最为广泛的业务应用卫星,被列为全球气象卫星观测网的重要业务卫星之一。

从2006年到2018年,我国又先后发射5颗风云二号系列卫星,挑起了国家重大活动气象保障的重担。2018年6月10日,在上海合作组织青岛峰会上,我国表示愿利用风云二号气象卫星为各方提供气象服务。

2016年12月11日,被称为中国气象卫星界“实力担当”的第二代静止轨道气象卫星——风云四号A星成功发射。风云四号A星对地综合观测能力全球领先,是国际上首颗单星实现对地“多光谱二维成像+高光谱三维探测+超窄带闪电成像”综合观测的静止轨道气象卫星。A星的成功发射,实现了我国静止气象卫星从风云二号到风云四号的更新换代,使我国气象卫星技术实现从跟跑、并跑转向并跑、局部领跑的转变。

2021年6月3日,风云四号B星发射成功。在继承A星基础上,B星提升原有载荷性能,同时新增快速成像仪,在国际上首次实现静止轨道250米空间分辨率全天时观测,通过长线列探测器和二维灵活扫描成像,实现更高分辨率、更灵活快速地对地特定区域扫描成像,大幅提高了我国对一些尺度较小、持续时间较短的短临天气现象的观测能力。

问题三

静止轨道气象卫星在生活中起着何种作用?

天气变化影响着人们穿衣、出行,为准确预报、监测天气的发展提供支撑,是我国静止轨道气象卫星众多基本功之一。

2021年4月14日,第2号台风“舒力基”在菲律宾以东洋面生成,风云四号静止气象卫星监测显示,“舒力基”眼区已填塞,整体呈现非对称结构,预计“舒力基”向东北方向移动,强度缓慢减弱,对我国海区的影响基本结束。

受近10年来中国最强沙尘天气突袭影响,2021年3月,中国北方多个城市空气质量出现严重污染,风云四号静止气象卫星在3.6万公里的高空以“火眼”监测沙尘天气,帮助气象部门顺利分析出沙尘天气的后续影响范围,为公众提供了天气预警。

2020年3月30日,四川凉山西昌突发森林大火,危及西昌市区,利用风云四号等多源卫星资料,我国顺利对森林火灾开展监测评估工作。

2020年7月,南方多地发生洪涝灾害,造成3000多万人受灾。通过静止轨道气象卫星等影像监测资料,我国对洞庭湖等水体面积开展实时分析监测。

凭借最新搭载的快速成像仪,风云四号B星可以实现对数百万平方公里区域1分钟/次的成像,对中小尺度的天气系统具备更强的监测能力。针对台风、暴雨、强对流、大雾、沙尘、霾等灾害性和高影响天气,风云四号双星在轨联合观测,结合极轨气象卫星风云三号系列,可提供更加及时、准确的观测数据。

问题四

放眼全球,风云四号实力如何?

近年来,全球静止气象卫星观测能力已不能满足日益增长的观测需求,我国与美、欧、日、韩等都发展静止轨道气象卫星,中、美、欧更是同步开展新一代静止轨道气象卫星的研发工作。其中,美国GOES-R系列和中国风云四号系列均已在2016年底同期发射,而欧洲的MTG系列目前仍在研制过程中。采用三轴稳定控制方式,新一代静止轨道气象卫星具有灵活观测的能力,可极大增强对中小尺度和灾害性天气系统的监测能力。

美国GOES-R系列

作为美国最新一代静止轨道气象卫星,GOES-R系列共由4颗卫星组成,并被NOAA(美国国家海洋和大气管理局)称之为“迄今科学能力最强的气象卫星”。卫星装载的有效载荷包括先进基线成像仪(ABI)、闪电成像仪(GLM)以及空间环境探测仪器,但由于研制费用、研制难度等原因,GOES-R系列没有发展基于迈克尔逊干涉原理的高光谱三维探测功能。2016年11月19日,首颗星GOES-16发射升空,卫星设计寿命为15年,包括10年在轨运行和5年在轨存储。

欧洲MTG系列

目前,欧洲正在发展被欧空局称之为“迄今为止最大型最复杂的航天项目之一”的新一代静止轨道气象卫星MTG系列。该系列由MTG-I(成像卫星)和MTG-S(探测卫星)两类卫星组成,共规划了6颗卫星。MTG-I成像卫星载荷包括灵活成像仪(FCI)、闪电成像仪(LI),首颗星预计于2022年发射;MTG-S探测卫星载荷包括红外探测仪(IRS)和紫外可见光近红外探测仪(UVN),首颗星预计于2024年发射。

新京报记者李玉坤通讯员谷宇陈晓杰

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