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  风云四号卫星 中国航天科技集团八院供图

  [“十四五”时期我国共设计发射7颗风云气象卫星。到2035年,我国气象综合实力要到达天下先进水平,气象深度融入民生保障和行业生长,气象强国基本建成。]

  启动微信,一个伶仃的小人凝望地球。这张美国国家航空航天局向天下公然的第一张完整地球照片名叫“蓝色弹珠”。它是由阿波罗17号宇航员拍摄,视角在非洲大陆上空。

  每当中国航天科技集团八院气象与环境总体室副主任、风云四号卫星主任设计师陈晓杰打开微信时,思绪总会情不自禁地飞到2017年9月25日那天。

  那天是我国新一代静止轨道气象卫星风云四号A星正式交付投入使用的日子,微信启动画面随之变脸——图像仍是蓝色地球,但展示的位置却酿成东半球,拍摄它的正是风云四号A星。

  “照片视角是从中国上空观察到的地球,那种感受很不一样。”陈晓杰至今对此印象深刻。

  1969年头,一场罕有的雨雪冰冻灾难席卷半个中国,而那时天下上拥有气象卫星的国家只有苏联和美国。我国虽然能吸收外洋气象卫星云图,但只是单纯的“是非图像”,无法挖掘原始数据、反演种种气象要素,应用受到极大限制。

  1969年1月29日,周恩来总理提出:“要赶忙改变落后面貌,搞我们自己的气象卫星。”1970年2月,周总理亲自签发 *** 中央、国务院、中央军委文件,下达了研制气象卫星的义务。由此,我国气象卫星事业正式起步。

  迄今为止,我国共乐成发射17颗风云系列气象卫星,现在有7颗在轨运行。这些最“知人冷暖”的卫星,在太空中考察地球的风云变幻,提醒我们添衣打伞。

  据中国气象局新闻,2021年我国设计发射风云四号B星和风云三号E星,“十四五”时期共设计发射7颗风云气象卫星。“到2035年,我国要确立监测周详、预告精准、服务精致的气象营业系统,气象综合实力到达天下先进水平,气象深度融入民生保障和行业生长,气象强国基本建成。”该局局长庄国泰透露。

  命运多舛,首星发射39天就“夭折”了

  1988年9月4日,风云一号卫星总设计师孟执中站在数十米高的发射塔架上,心中排山倒海。

  那是我国首颗风云卫星原设计发射的日子。但在指挥员发出“5小时准备”指令后,控制中央突然失去了卫星所有的遥测信号,发射被终止。

  风云一号卫星工程总设计师任新民下令就地检查。孟执中、时任姿控系统主任设计师徐福祥带着试验队员爬上塔架,主要地给卫星做着“手术”。此时,周围没有护栏,卫星下面是装满推进剂的火箭,每一个动作都要战战兢兢。

  让孟执中倍感压力的是,预定发射时间将至,各地台站早已准备就绪,不停打电话询问新闻;从北京到上海再到发射中央,沿途通信线路都部署了战士值守,人人都在岗位上等待着发射的新闻。塔架上的排障事情进展缓慢,孟执中既焦虑,又愧疚。

  直到薄暮,故障缘故原由终于查清,是遥测机的CMOS电路在特定情形下发生了“栓锁”。试验队员将遥测机取下来连夜返修,第二天早上将它装回卫星。

  3天后,历时近10年研制的风云一号A星乐成发射,使我国成为天下上第三个拥有极轨气象卫星的国家。然而仅过了一个多月,意外再次发生。

  这天,国家卫星气象中央事情人员发现,吸收到的卫星云图逐渐偏斜,最后只能看到地球的弧线。卫星失控了。

  时任中国气象局局长邹竞蒙急切地问:另有设施吗?孟执中无言以对。

  由于没有安装备份装备,风云一号A星在众目睽睽之下在太空“夭折”,此时距离它发射升空仅39天。

  一场天下航天史上罕有的卫星地面营救

  1990年9月3日,风云一号B星乐成发射。它能实时为第十一届亚运会提供气象预告,但只过了十几天,它就泛起异常。

  科技人员实时完成了修复,但发现一个棘手的问题:卫星在元器件选用和软件设计上没有举行抗辐射加固,这一破绽使计算机电路芯片露出于空间高能粒子的轰击下,很容易发生单粒子翻转问题,随时会引发计算机事情失常,姿控系统故障。

  破绽无法填补,唯一的设施是增强地面临卫星的监视,泛起问题实时纠正。

  孟执中和徐福祥率领科技人员分成2个事情组,轮流在西安卫星测控中央值班。他们行使卫星天天6次过境的机遇,监视其在轨事情情形。

  1991年2月14日,大年夜里,卫星云图突然发生扭曲,转动不止。在随后的75天里,事情人员不间断地轮流执勤,最先了一场天下航天史上罕有的卫星地面营救行动。他们像抢救医生一样,一次次让“急症”发作的风云一号B星恢复元气。然而,频仍的“手术”让卫星元气大伤,寿命大打折扣。

  最终,风云一号B星断断续续事情到1992年11月,在轨累计正常运行285天,未能到达1年的设计寿命指标。

  “两弹一星”功勋科学家孙家栋院士,作为风云二号卫星工程总设计师与“风云”相伴了40多年。他曾说:“我一生做过多个卫星总师,风云二号最让我难忘。”

  1994年2月,我国首颗地球静止轨道气象卫星——风云二号01星来到西昌卫星发射中央。经由多项测试后,卫星顺遂加注了燃料,装上了固体远地点发动机,只待开展转场前的最后一次周全测试。

  4月2日上午,测试最先。10点50分左右,固体远地点发动机燃烧爆炸,玄色浓烟夹着血红的火光涌出来,观察窗玻璃被震碎,厂房供电中止。

  这次重大事故夺走了一位总装工人的生命,并导致30多位试验队员受伤住院。由于不领会肼燃料的性能和危险性,忽视了防静电和环境温湿度要求,航天人遭受了惨痛教训。

  风云一号C星打了个漂亮的“翻身仗”

  延续不停的事故,让风云卫星研制陷入低迷。但一次次摔倒的航天人,又一次次倔强地站了起来。他们将沉甸甸的经验教训汇编成册,成为指引后续事情开展的典型课本。

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  被任命主持风云一号C星研制事情时,孟执中已经60岁了。此前的挫折让他心有不甘。他剖析,风云一号A星、B星未完成义务的缘故原由,不在于性能指标没有到达要求,而是由于可靠性不高造成中途夭折。研制1颗历久可靠、稳固运行的营业应用气象卫星,成为团队配合的目的。

  1999年5月10日,风云一号C星乐成发射。这次发射厥后被选为我国20世纪最后一年的3件大事之一,镌刻于中华世纪坛。2000年8月,天下气象组织将该卫星列入天下营业气象卫星序列。

  风云一号C星打了个漂亮的“翻身仗”。它在轨稳固运行达7年,被誉为“太阳同步轨道长寿第一星”,揭开了我国气象卫星事业上新的一页。

  今后,风云卫星生长之路越走越顺。

  2002年,风云一号D星发射,成为海内寿命最长的遥感卫星之一。2004年发射的风云二号C星,是那时海内应用最为普遍的营业应用卫星,并获得天下气象组织的高度评价,被列为全球气象卫星观察网的主要营业卫星之一。2006年到2014年,我国先后发射4颗风云二号系列卫星,挑起了国家重大流动气象保障重担。

  2008年,北京奥运会开幕前夕,我国第二代太阳同步轨道气象卫星风云三号首发星升空。今后,风云三号B星、C星、D星相继发射,实现了对风云一号的升级换代。它们组网运行、功效互补,实现从二维成像到三维探测、从单一光学到全谱段宽波谱探测,并使全球数值天气预告更新时间大幅缩短、预告时效延伸,预告精度也进一步提高。

  在国际“暗战”中逆袭,一颗星干两颗星的活

  2021年1月15日,上海菜市场里的太湖矮脚菜,价钱较10天前翻了一倍。当地媒体发现,这与克日延续泛起的寒潮颇有关系。据气象台预告,1月16日又有寒潮侵袭,当地蔬菜供应单元提前部署,全力开展了应急保供事情。

  天气转变影响着人们穿衣、出行,甚至生涯的方方面面。国家卫星气象中央遥感应用室主任、风云气象卫星应用系统总设计师唐世浩先容,为准确预告寒潮提供支持,以及监测寒潮的生长和影响,只是风云卫星的“基本功”之一。

  尤其是被称为中国气象卫星界“实力经受”的新一代静止轨道气象卫星——风云四号A星乐成发射,使我国气象卫星手艺从跟跑、并跑转向并跑、领跑,推动我国气象综合能力进一步提高。

  回忆起风云四号A星的研制和发射,陈晓杰感受像一场猛烈的竞赛。

  2016年,好像事先约定过一样,中国、美国、欧洲、日本的新一代静止轨道气象卫星研制,均生长到生死关头,人人黑暗较着劲。

  除了欧洲卫星由于种种缘故原由至今尚未发射,2016年11月初,日本率先发射“向日葵9号”(Himawari 9)卫星。这颗卫星采用了许多美国的手艺和产物,将取代该国此前发射的“向日葵8号”。

  11月19日,美国新一代静止轨道气象卫星GOES-R发射。业界评价说,与以前的气象卫星相比,该卫星带来的飞跃犹如从是非电视酿成高清彩电。

  12月11日,我国风云四号A星发射。

  陈晓杰示意,风云四号A星不仅对地综合观察能力全球领先,照样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”综合观察的静止轨道气象卫星。

  已往,垂直探测仪器和成像观察仪器的相互滋扰,一直是国际上的难题。欧洲此前的做法是将两者划分放在2颗卫星上事情。

  比起国际竞争对手,风云四号A星的性能毫不逊色。有人形容,这颗星同时干着2颗星的活。

  据风云四号卫星系统总设计师董瑶海先容,该卫星通过自主研制的SAST-5000卫星平台,实现了带有运动光学部件的多载荷同时事情,各载荷协调共处。

  该卫星搭载的多通道扫描成像辐射计,是那时我国静止轨道卫星最先进的辐射成像仪,能够每15分钟对东半球扫描一次,最高空间分辨率到达500米。“500米精度对于靠近36000公里高的地球静止轨道来说,相当于在几公里之外放置几盏烛光,而且看得清清楚楚。”董瑶海说,这一精度与美国同期发射的GOES-R卫星相当。

  同时,风云四号A星搭载的过问式大气垂直探测仪,可以对大气举行垂直探测;搭载的我国首台星载闪电成像仪,可用广角镜头盯住我国及周边区域,不眠不休时刻准备拍摄,每秒能拍500张照片,纪录闪电的频次和强度。

  15年后,气象综合实力全球领跑

  今年起,风云家族要“添丁”了。

  据中国气象局新闻,风云四号的第二颗卫星——风云四号B星,现在研制事情基本已经完成,凭据设计,今年将择机发射。

  风云四号B星的载荷获得了优化。例如,多通道扫描成像辐射计,部门通道获得了局部优化;大气垂直探测仪的空间分辨率也获得了提升。

  同时,这颗卫星上新增了一台快速成像仪,它能通过调整镜头,凭据指令对差别区域举行天真的观察,分辨率在现在全球静止轨道气象卫星中最高。

  唐世浩对此颇为期待。他说,现在风云四号A星对我国及周边区域的成像是5分钟一次,最高分辨率为500米。对一些尺度较小、持续时间较短的天气现象,可能就漏掉了。而风云四号B星搭载的快速成像仪,可以实现对数百万平方公里区域1分钟一次成像,最高分辨率到达250米左右,对中小尺度的天气系统具备更强的监测能力。

  今年我国设计发射的风云三号E星,将是天下首颗晨昏轨道气象卫星。现在全球极轨气象卫星均为上午或下昼轨道,意思是其观察时段为上午或下昼。而风云三号E星将在晨昏时间举行观察,可填补当前的观察空缺,提高全球数值天气预告精度和时效。

  唐世浩先容,风云三号E星与现在在轨运行的风云三号系列卫星组网运行后,天天的观察时间漫衍将更平均,并获得晨昏时间的气象资料。另外,已往风云卫星在夜间只能通过红外和微波仪器观察,而风云三号E星搭载了微光观察装备,具备可见光夜间观察能力。

  记者从中国气象局获悉,“十四五”时代我国设计发射的风云卫星,轨道种类会进一步厚实。例如在地球静止轨道上,会有差别轨位风云卫星,通过光学和微波手段举行观察。在低轨方面,除了上午、下昼轨道和晨昏轨道,我国还将向低倾角倾斜轨道发射降水卫星,主要对低纬度区域的降水举行监测。

  唐世浩示意,未来风云卫星的生长主要包罗提升对大气风场、云雨大气及其垂直结构的监测能力,提高监测精度和监测时效,同时增 *** 星的协同灵活观察能力等。

  深瞳事情室出品

  采 写:记者 付毅飞

  策 划:陈磊

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