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可抓闪电的卫星:“风云四号”卫星顺利抵达发射基地

(2016-10-26 13:15:23)
标签:

杂谈

  • 来源:中国气象局官网 作者:卢健

  10月23日(周日)凌晨,经过近4个小时的飞行后,一架来自上海的飞机顺利抵达西昌青山机场。这架飞机上搭载的神秘“乘客”下机后,马上被“保镖”送至50公里外的西昌卫星发射中心。在不到2个月之后,它将由长征三号乙运载火箭送至距离地球3600公里外的轨道中,“捕捉”大气中的云雨和雷电。没错,这位神秘的“乘客”就是我国第二代静止轨道气象卫星的首发星——“风云四号”科学试验卫星。对了,它的头衔可了不得,世界上首个“一个顶俩”、可抓闪电的高轨气象卫星说的就是它!

可抓闪电的卫星:“风云四号”卫星顺利抵达发射基地

  10月23日,我国第二代静止轨道气象卫星“风云四号”由上海顺利运抵四川西昌卫星发射中心。周徐斌 摄 

可抓闪电的卫星:“风云四号”卫星顺利抵达发射基地

​  10月23日,我国第二代静止轨道气象卫星“风云四号”由上海顺利运抵四川西昌卫星发射中心。周徐斌 摄  

厉害了我的星

  这颗卫星上将搭载四个载荷,其中每个载荷的来头都不小。

  多通道扫描成像辐射计主要用于可见光和红外波段的观测,这是该仪器首次装载于我国的静止轨道气象卫星上。它的名字很长,技术很复杂,但它每天交回给地球的“作业”却耳熟能详,就是《新闻联播》结束后天气预报节目里常看到的卫星云图。“风云四号”成像辐射计的辐射成像通道由风云二号的5个增加到14个,与欧美目前正在研制的第三代静止轨道气象卫星水平相当。

  与多通道扫描成像辐射计一样,干涉式大气垂直探测仪也是我国首次研制。它的光谱探测通道达到912个,可在垂直方向上对大气结构实现高精度定量探测,相当于对大气进行CT扫描。

  而这“哥俩”的两个“首次”加在一起,一下子就让“风云四号”的技术水平走到了国际领先。作为国际上首颗同时装载多通道扫描成像辐射计和干涉式大气垂直探测仪的高轨气象卫星,“风云四号”实际上是用一颗卫星干了其他国家两颗卫星的活儿,效率高不说,更是大大节约了研制成本。

  同时,卫星还装载了国际上先进的闪电成像仪和空间环境监测仪,实现对闪电等的实时观测。闪电成像仪可以实现中国及周边区域的闪电探测,一分钟可以拍摄500张闪电图,算下来,一张图的闪电持续时间不足2毫秒,频次可是相当高的。而通过对闪电进行实时、连续的观测,再与云图叠加起来,可以实现对强对流天气的监测和跟踪。

  此外,卫星采用了全新研制的高轨卫星平台,整星重量5400公斤,该平台对标国际先进水平,突破星上实时图像导航配准和微振动抑制等关键技术,相当于给卫星装上了高精度的瞄准定位和高灵敏的“防抖”装置,为卫星的定量遥感观测提供高精度和高稳定度。

  “风云四号”发射后将接替风云二号卫星,实现我国静止轨道气象卫星的更新换代。

一场国际赛跑

  目前,我国已成功发射了14颗风云系列气象卫星,其中在轨运行7颗,包括极轨卫星和静止卫星两大系列。

  气象卫星一般分为太阳同步轨道卫星和地球同步轨道卫星。太阳同步轨道卫星,又称为极轨卫星,常运行于距离地球约800多公里高的极地轨道上,每天围着地球绕行,可获取全球范围的气象环境参数,为中长期天气预报、大范围灾害和环境监测以及全球气候变化研究等提供服务,我国的风云三号、美国的NPP、欧洲的METOP等都是太阳同步轨道气象卫星。

可抓闪电的卫星:“风云四号”卫星顺利抵达发射基地

​  风云二号F星红外云图。来源:国家卫星气象中心

可抓闪电的卫星:“风云四号”卫星顺利抵达发射基地

​  风云二号F星可见光云图。来源:国家卫星气象中心

  地球同步轨道卫星也被称为静止轨道卫星,运行于距离地球约36000公里的赤道轨道上,因其相对地球保持静止,可获取观测区域的实时气象参数,实现高精度的天气分析和预报、短期气候预测、环境和灾害监测、空间环境监测预警等,我国的风云二号、风云四号以及美国的GOES、欧洲的MTG等都是地球同步轨道气象卫星。

  美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的网站首页上,一个醒目的倒计时正在一分一秒地进行。大约23天之后,也就是11月中旬,美国将发射其下一代地球静止气象卫星——GOES-R。这颗卫星将提供西半球的连续图像和大气测量、闪电数据和空间天气监测数据。GOES-R也搭载了“地球同步闪电测绘仪”(GLM)。GOES-R首席工程师史蒂文·乔利称,“这是一个与哈勃望远镜同级别的仪器,使用一般用于观察星星的技术来审视我们的地球。在龙卷风形成前的10分钟,闪电活动会陡然增加,有了这台仪器就意味着我们能够挽救更多生命。”

  欧洲也计划在下一代静止轨道气象卫星上增加大气温湿度探测,臭氧、二氧化氮等大气化学成分探测和闪电探测功能。下一代静止轨道气象卫星称为第三代气象卫星MTG系列,在轨配置两类卫星,即MTG-I(成像星)和MTG-S(探测星)。在未来5到10年,欧洲将发射3颗气象卫星,其中成像卫星两颗、探测卫星1颗,第一颗成像星计划在2017年发射。

  我国12月中旬将要发射的“风云四号”科研试验星,在开展相关技术在轨验证和测试的同时,也将开展业务运行。虽然“风云四号”02星才是正式的业务星,但这颗试验星技术指标与欧洲MTG卫星、美国GOES-R卫星等国际最新地球同步轨道气象卫星的水平完全可以称得上是旗鼓相当。“风云四号”发射后,将显著提升我国定量遥感卫星的研制水平,其成功发射和在轨应用将为我国和国际气象预报的发展做出重大贡献。

  我国是国际气象卫星协调组织的重要成员。风云气象卫星的云图每年被数以亿计次地引用,成为了国内最大遥感卫星数据库,全球90多个国家和地区使用风云卫星数据。随着风云卫星的发展,我国天气预报的准确率取得了显著提高。我国多颗卫星被列入世界气象卫星观测网序列,风云三号卫星还是空间与重大灾害国际宪章的中方值班卫星。

卫星多样的“出行方式”

  为保证卫星的安全稳定,本次卫星采用了航空运输的形式。

  大家都会好奇,卫星、航天飞船等被制造好后,都是怎么运输到发射基地的呢?

  飞机运输确实用得不少。以“风云四号”的中转地西昌青山机场为例,从机场建成以来,就曾先后成功保障了多达十几颗卫星的运输任务。

  而有的卫星、航天器则会选择火车和飞机相结合的方式“出行”,比如“神5”飞船。

  曾执行过“神5”飞船押运任务的官兵此前曾向媒体介绍,“神5”飞船的零部件有两套,一套在北京组装后,整体用飞机分为两个架次空运到酒泉卫星发射基地;另一套被拆成零部件,则由武警官兵乘专列押运到酒泉。  

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