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中國新氣象洞察世界風云
來源: 發布時間:2017-09-29

如果有機會從太空回眸地球,相信每個人都會驚嘆于宇宙之浩渺,而心中油然而生對地球家園的深深眷戀。這共通的情感或許就是社交軟件微信把地球圖片設定為開機畫面的原因吧。這張6年來被億萬人無數次刷屏的地球圖片被昵稱為“藍色彈珠”,是美國阿波羅17號太空飛船的杰作。

然而,從9月25日至9月28日,細心的用戶會發現,微信開機畫面的地球圖片被悄然更換了,之前以非洲大陸為主體的視角被中國為主體的東亞視角所取代,微信運營團隊對圖片更換行為的解釋是,此舉寓意從“人類起源”到“華夏文明”的歷史發展,旨在向億萬微信用戶展示華夏大地的河山風貌。而新圖片是一張最新氣象云圖,由中國新一代靜止軌道氣象衛星風云四號A星所拍攝,其版權屬于中國。

微信此舉與其說是追求視覺變化,不如說是向迅猛發展的中國航天事業和中國氣象科技的一次致敬。經過幾十年特別是最近5年來的發展,中國氣象科技在航天事業的鼎力支持下,實現了新的重大跨越,邁入強國行列。

躍升至世界一流

仔細端詳新換上的微信開機畫面,我們可以看到,白色的云團籠罩下,中國所在的東亞大陸的輪廓清晰可辨,東北亞和俄羅斯遠東地區白云濃厚,而左下角澳洲大陸則沒有云層遮蔽,可以一覽無余。

氣象專業工作者從這張氣象云圖所解讀出來的信息豐富程度遠遠要超過我們普通人。作為當今世界最先進的氣象衛星,風云四號A星可謂裝備先進、性能強大,能夠見微知著、明察秋毫之末。

風云四號A星于2016年12月11日成功發射,是中國靜止軌道氣象衛星從第一代向第二代跨越的首發星。該衛星與其第一代靜止軌道衛星風云二號相比,在諸多方面實現了突破和創新,填補了多項國際空白。

在中國氣象局衛星專家、中國工程院院士許建民看來,風云四號衛星作為風云靜止衛星系列最大的突破之一是實現了穩定技術的飛躍,即從“自旋穩定”到“三軸穩定”。

氣象衛星面對的核心問題是提高對地觀測和掃描的效率,而衛星自身的穩定性是提高觀測和掃描效率的關鍵。中國氣象衛星傳統上采用自旋穩定技術,即靠衛星自我旋轉來穩定,就像陀螺一樣在太空旋轉,但是自旋一周360度,對準地球的時間比例很低,由此效率大打折扣,而采用新的三軸穩定技術,在實現穩定拍攝掃描的同時,始終面向地球,大大提高了工作效率。

高精度掃描控制技術是風云四號的“殺手锏”之一,而高精度角度傳感器是該技術的核心和關鍵。為了實現該項突破,研究團隊付諸了艱苦卓絕的努力,終于取得成功。在此過程中還發生了頗為傳奇的故事。

據風云四號衛星掃描成像輻射計副主任設計師、中科院上海技術物理研究所副研究員沈霞介紹,研究團隊在遭遇技術困難之際,輾轉找到了一位江蘇常州的老科技工作者,他居然在國家課題的支持下,較早就研制出了世界上一流水平的角度傳感器。在其技術支持下,科研人員合力解決了一系列問題,最終高水平角度傳感器應用在衛星的四臺載荷上。

應用最新黑科技的高性能載荷是風云四號準確觀測能力的重要基礎。它是當之無愧的“閃電獵手”,它裝載了中國首次研制的閃電成像儀,具備了區域閃電探測能力。

中國氣象局國家衛星氣象中心、風云四號地面應用系統副總師陸風介紹說,如果某地閃電非常密集,該地的云在未來兩三小時會快速發展,會有強天氣發生,風云四號具備捕捉閃電的超強能力,其攜帶的儀器性能非常優秀,一秒鐘能“看”500次閃電,不會有遺漏,這對臨近預報有非常大的幫助。

四十多年埋頭苦干

作為氣象災害頻仍的國家,中國高度重視氣象衛星的研發和利用。風云三號氣象衛星工程應用系統總設計師董超華介紹說,早在1969年,中國就提出,“要搞我國自己的氣象衛星”。1972 年,研制氣象衛星被正式納入國家計劃。1988年9月7日,風云一號A試驗應用極軌氣象衛星發射成功,攜帶一臺5通道可見光紅外掃描輻射計,對地遙感。在此后14年間,風云一號B、C、D星接連發射。

1997年6月,風云二號A試驗應用靜止氣象衛星發射成功,攜帶一臺3通道可見光紅外掃描輻射計,這標志中國已成為能夠自行研制和發射極軌和靜止兩個系列氣象衛星的國家。2008年5月,中國新一代極軌氣象衛星系列的首發星──風云三號A星發射成功。它攜帶了11臺儀器,除可見光紅外掃描輻射計和空間環境監測器是繼承性儀器外,其余均為新研制開發,且是第一次載入衛星的儀器。8年之后,中國發射了風云四號A星,把靜止軌道衛星升級為性能空前強大的第二代。

截至目前,中國共有8顆風云氣象衛星在軌運行,已經成為世界上少數幾個同時擁有極軌和靜止軌道氣象衛星的國家之一,形成了“多星在軌、組網觀測、統籌運行、互為備份”的業務格局。

陸風介紹說,其中有3顆極軌系列衛星在軌運行,它們每天上午和下午對全球進行觀測,此外有5顆靜止軌道氣象衛星在軌運行,對以中國為中心的1/3個地球的中低緯進行持續觀測。

風云系列氣象衛星在天氣預報、防災減災和應急氣象保障等方面發揮著重要作用。據統計,風云氣象衛星投入產出比達1︰40 ,是中國民用遙感衛星中應用范圍最廣、效益發揮最好的衛星。

助力全球防災減災

經過40多年的發展,中國風云系列氣象衛星在國際上的品牌影響力日益提升,特別是成功實現了升級換代之后,已經當之無愧地成為國際民用遙感衛星中應用范圍最廣、效益發揮最好的衛星之一。

中國“風云”作為全球對地觀測氣象衛星中的重要成員,觀測數據也面向全球開放、實時共享,在天氣預報、防災減災等領域發揮重要作用。據陸風介紹,到目前,已有90多個國家在用風云氣象衛星,在亞太區域有18個國家設立了衛星接收站,時時接收風云衛星的觀測資料,為天氣、氣候和防災減災服務。

陸風特別提到,風云系列靜止軌道氣象衛星對“一帶一路”沿線國家防災減災具有特別重要價值。他說,由于風云衛星對“一帶一路”沿線具有很好的覆蓋,相關觀測數據準確及時,可以為這些國家有關部門開展氣候預測提供重要支撐。而風云衛星的表現也證實了這一點。

2016年8月中旬,巴基斯坦開伯爾-普赫圖赫瓦省遭遇突發強降水山體滑坡。災害來臨前,風云二號E星提前捕捉到強降水跡象,氣象預警及時發出。根據預警,當地封閉道路、轉移游客,避免了人員傷亡,減少了財產損失。

風云四號A星已經在軌運行數月,不僅經受了諸多測試的考驗,而且小試牛刀、初露鋒芒。今年以來,我國遭遇多種天氣氣象類型,5月份北方地區嚴重沙塵、6月份的華北特大暴雨、6月底至7月初南方持續降水以及“苗柏”“南瑪都”臺風等形成發展,風云四號A星充分展現了其高性能,準確預測了氣象條件的形成發展演變,為防災減災等科學應對提供了重要支撐。目前,風云四號已被世界氣象組織納入全球對地觀測氣象衛星序列,有望在2017年底具備試運行和服務能力,將為中國和國際防災減災和經濟社會發展提供支撐保障。

我們相信,中國正在升級換代的新氣象衛星系統必將以更優異的表現,洞察世界的風云變幻,造福于人們的生產和生活。

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