[“十四五”期间我国共操持发射7颗风云气候卫星。到2035年,我国气候综合实力要达到天下前辈水平,气候深度融入民生保障和行业发展,气候强国基本建成。]
启动微信,一个孤独的小人凝望地球。这张美国国家航空航天局向天下公开的第一张完全地球照片名叫“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候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,思绪总会不由自主地飞到2017年9月25日那天。
那天是我国新一代静止轨道气候卫星风云四号A星正式交付投入利用的日子,微信启动画面随之变脸——图像仍是蓝色地球,但展示的位置却变成东半球,拍摄它的正是风云四号A星。
“照片视角是从中国上空不雅观测到的地球,那种觉得很不一样。”陈晓杰至今对此印象深刻。
1969年初,一场罕见的雨雪冰冻磨难席卷半个中国,而当时天下上拥有气候卫星的国家只有苏联和美国。我国虽然能吸收国外气候卫星云图,但只是纯挚的“黑白图像”,无法挖掘原始数据、反演各种气候要素,运用受到极大限定。
1969年1月29日,周恩来总理提出:“要赶紧改变掉队面貌,搞我们自己的气候卫星。”1970年2月,周总理亲自签发中共中心、国务院、中心军委文件,下达了研制气候卫星的任务。由此,我国气候卫星奇迹正式起步。
迄今为止,我国共成功发射17颗风云系列气候卫星,目前有7颗在轨运行。这些最“知人冷暖”的卫星,在太空中不雅观察地球的风云变幻,提示我们添衣打伞。
据中国气候局,2021年我国操持发射风云四号B星和风云三号E星,“十四五”期间共操持发射7颗风云气候卫星。“到2035年,我国要建立监测精密、预报精准、做事风雅的气候业务体系,气候综合实力达到天下前辈水平,气候深度融入民生保障和行业发展,气候强国基本建成。”该局局长庄国泰透露。
命运多舛,首星发射39天就“短命”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,心中翻江倒海。
那是我国首颗风云卫星原操持发射的日子。但在指挥员发出“5小时准备”指令后,掌握中央溘然失落去了卫星所有的遥测旗子暗记,发射被终止。
风云一号卫星工程总设计师任新民敕令就地检讨。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,紧张地给卫星做着“手术”。此时,四周没有护栏,卫星下面是装满推进剂的火箭,每一个动作都要小心翼翼。
让孟执中倍感压力的是,预定发射韶光将至,各地台站早已准备就绪,不断打电话讯问;从北京到上海再到发命中间,沿途通信线路都支配了战士值守,大家都在岗位上等待着发射的。塔架上的排障事情进展缓慢,孟执中既发急,又愧疚。
直到傍晚,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,第二天早年夜将它装回卫星。
3天后,历时近10年研制的风云一号A星成功发射,使我国成为天下上第三个拥有极轨气候卫星的国家。然而仅过了一个多月,意外再次发生。
这天,国家卫星气候中央事情职员创造,吸收到的卫星云图逐渐偏斜,末了只能看到地球的弧线。卫星失落控了。
时任中国气候局局长邹竞蒙迫切地问:还有办法吗?孟执中无言以对。
由于没有安装备份设备,风云一号A星在众目睽睽之下在太空“短命”,此时间隔它发射升空仅39天。
一场天下航天史上罕见的卫星地面营救
1990年9月3日,风云一号B星成功发射。它能及时为第十一届亚运会供应气候预报,但只过了十几天,它就涌现非常。
科技职员及时完成了修复,但创造一个棘手的问题:卫星在元器件选用和软件设计上没有进行抗辐射加固,这一漏洞使打算机电路芯片暴露于空间高能粒子的轰击下,很随意马虎产生单粒子翻转问题,随时会引发打算机事情失落常,姿控系统故障。
漏洞无法补充,唯一的办法是加强地面对卫星的监视,涌现问题及时纠正。
孟执中和徐福祥带领科技职员分成2个事情组,轮流在西安卫星测控中央值班。他们利用卫星每天6次过境的机会,监视其在轨事情情形。
1991年2月14日,大年夜大里,卫星云图溘然发生扭曲,滚动不止。在随后的75天里,事情职员不间断地轮流执勤,开始了一场天下航天史上罕见的卫星地面营救行动。他们像急救年夜夫一样,一次次让“急症”产生发火的风云一号B星规复元气。然而,频繁的“手术”让卫星元气大伤,寿命大打折扣。
终极,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,未能达到1年的设计寿命指标。
“两弹一星”功绩科学家孙家栋院士,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:“我生平做过多个卫星总师,风云二号最让我难忘。”
1994年2月,我国首颗地球静止轨道气候卫星——风云二号01星来到西昌卫星发命中间。经由多项测试后,卫星顺利加注了燃料,装上了固体远地点发动机,只待开展转场前的末了一次全面测试。
4月2日上午,测试开始。10点50分旁边,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,不雅观测窗玻璃被震碎,厂房供电中断。
这次重大事件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。由于不理解肼燃料的性能和危险性,忽略了防静电和环境温湿度哀求,航天人遭受了惨痛教训。
风云一号C星打了个俊秀的“翻身仗”
持续赓续的事件,让风云卫星研制陷入低迷。但一次次跌倒的航天人,又一次次倔强地站了起来。他们将沉甸甸的履历教训汇编成册,成为指引后续事情开展的范例教材。
被任命主持风云一号C星研制事情时,孟执中已经60岁了。此前的挫折让贰心有不甘。他剖析,风云一号A星、B星未完成任务的缘故原由,不在于性能指标没有达到哀求,而是由于可靠性不高造成中途短命。研制1颗长期可靠、稳定运行的业务运用气候卫星,成为团队共同的目标。
1999年5月10日,风云一号C星成功发射。这次发射后来当选为我国20世纪末了一年的3件大事之一,镌刻于中华世纪坛。2000年8月,天下气候组织将该卫星列入天下业务气候卫星序列。
风云一号C星打了个俊秀的“翻身仗”。它在轨稳定运行达7年,被誉为“太阳同步轨道龟龄第一星”,揭开了我国气候卫星奇迹上新的一页。
此后,风云卫星发展之路越走越顺。
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,是当时海内运用最为广泛的业务运用卫星,并得到天下气候组织的高度评价,被列为环球气候卫星不雅观测网的主要业务卫星之一。2006年到2014年,我国先后发射4颗风云二号系列卫星,挑起了国家重大活动气候保障重担。
2008年,北京奥运会开幕前夕,我国第二代太阳同步轨道气候卫星风云三号首发星升空。此后,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、功能互补,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,并使环球数值景象预报更新韶光大幅缩短、预报时效延长,预报精度也进一步提高。
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,价格较10天前翻了一倍。当地媒体创造,这与近日连续涌现的寒潮颇有关系。据气候台预报,1月16日又有寒潮侵袭,当地蔬菜供应单位提前支配,全力开展了应急保供事情。
景象变革影响着人们穿衣、出行,乃至生活的方方面面。国家卫星气候中央遥感运用室主任、风云气候卫星运用系统总设计师唐世浩先容,为准确预报寒潮供应支撑,以及监测寒潮的发展和影响,只是风云卫星的“基本功”之一。
尤其是被称为中国气候卫星界“实力担当”的新一代静止轨道气候卫星——风云四号A星成功发射,使我国气候卫星技能从跟跑、并跑转向并跑、领跑,推动我国气候综合能力进一步提高。
回忆起风云四号A星的研制和发射,陈晓杰觉得像一场激烈的竞赛。
2016年,仿佛事先约定过一样,中国、美国、欧洲、日本的新一代静止轨道气候卫星研制,均发展到存亡关头,大家暗中较着劲。
除了欧洲卫星由于各类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。这颗卫星采取了许多美国的技能和产品,将代替该国此前发射的“向日葵8号”。
11月19日,美国新一代静止轨道气候卫星GOES-R发射。业界评价说,与以前的气候卫星比较,该卫星带来的飞跃犹如从黑白电视变成高清彩电。
12月11日,我国风云四号A星发射。
陈晓杰表示,风云四号A星不仅对地综合不雅观测能力环球领先,还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”综合不雅观测的静止轨道气候卫星。
过去,垂直探测仪器和成像不雅观测仪器的相互滋扰,一贯是国际上的难题。欧洲此前的做法是将两者分别放在2颗卫星上事情。
比起国际竞争对手,风云四号A星的性能绝不逊色。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,各载荷和谐共处。
该卫星搭载的多通道扫描成像辐射计,是当时我国静止轨道卫星最前辈的辐射成像仪,能够每15分钟对东半球扫描一次,最高空间分辨率达到500米。“500米精度对付靠近36000公里高的地球静止轨道来说,相称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卫星相称。
同时,风云四号A星搭载的干涉式大气垂直探测仪,可以对大气进行垂直探测;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,不眠不休时候准备拍摄,每秒能拍500张照片,记录闪电的频次和强度。
15年后,气候综合实力环球领跑
今年起,风云家族要“添丁”了。
据中国气候局,风云四号的第二颗卫星——风云四号B星,目前研制事情基本已经完成,按照操持,今年将择机发射。
风云四号B星的载荷得到了优化。例如,多通道扫描成像辐射计,部分通道得到了局部优化;大气垂直探测仪的空间分辨率也得到了提升。
同时,这颗卫星上新增了一台快速成像仪,它能通过调度镜头,根据指令对不同区域进行灵巧的不雅观测,分辨率在目前环球静止轨道气候卫星中最高。
唐世浩对此颇为期待。他说,目前风云四号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、持续韶光较短的景象征象,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,最高分辨率达到250米旁边,对中小尺度的景象系统具备更强的监测能力。
今年我国操持发射的风云三号E星,将是天下首颗晨昏轨道气候卫星。目前环球极轨气候卫星均为上午或下午轨道,意思是其不雅观测时段为上午或下午。而风云三号E星将在晨昏韶光进行不雅观测,可填补当前的不雅观测空缺,提高环球数值景象预报精度和时效。
唐世浩先容,风云三号E星与目前在轨运行的风云三号系列卫星组网运行后,每天的不雅观测韶光分布将更均匀,并得到晨昏韶光的气候资料。其余,过去风云卫星在夜间只能通过红外和微波仪器不雅观测,而风云三号E星搭载了微光不雅观测设备,具备可见光夜间不雅观测能力。
从中国气候局获悉,“十四五”期间我国操持发射的风云卫星,轨道种类会进一步丰富。例如在地球静止轨道上,会有不同轨位风云卫星,通过光学和微波手段进行不雅观测。在低轨方面,除了上午、下午轨道和晨昏轨道,我国还将向低倾角倾斜轨道发射降水卫星,紧张对低纬度地区的降水进行监测。
唐世浩表示,未来风云卫星的发展紧张包括提升对大气风场、云雨大气及其垂直构造的监测能力,提高监测精度和监测时效,同时增强卫星的协同机动不雅观测能力等。(采 写: 付毅飞 策 划:陈 磊)