我國成為氣象衛(wèi)星體系最完備國家

　　4月16日9時36分，長征四號乙遙五十一運載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點火升空，成功將我國首顆低傾角軌道降水測量專用衛(wèi)星——風(fēng)云三號G星送入預(yù)定軌道，發(fā)射任務(wù)取得圓滿成功。執(zhí)行本次任務(wù)的火箭與衛(wèi)星均由中國航天科技集團上海航天技術(shù)研究院抓總研制。

　　風(fēng)云三號G星是我國第二代低軌氣象衛(wèi)星系列風(fēng)云三號的第7顆衛(wèi)星、風(fēng)云氣象衛(wèi)星連續(xù)成功發(fā)射的第20顆衛(wèi)星，也是我國首顆、國際上第3顆主動降水測量衛(wèi)星。風(fēng)云三號G星發(fā)射重量約3.6噸，運行于高度407公里、傾角50度的傾斜軌道，衛(wèi)星發(fā)射后將與C星、D星和E星進行在軌組網(wǎng)觀測，標(biāo)志著我國同時運行“上午、下午、晨昏、傾斜”四類近地軌道氣象衛(wèi)星，成為世界上氣象衛(wèi)星體系最完備的國家。

　　它在國際上首次采用雙頻主動降水測量雷達與被動微波、光學(xué)遙感相結(jié)合的綜合探測，實現(xiàn)降水測量從“被動看”到“主動探”的跨越，進一步提高了我國氣象綜合觀測能力。這顆衛(wèi)星到底有哪些“獨門絕技”？

　　對大氣降水進行“CT掃描”

　　據(jù)統(tǒng)計，全球臺風(fēng)有三分之一左右產(chǎn)生于北太平洋西部，而我國正處于北太平洋西部臺風(fēng)活動帶上，近年來，臺風(fēng)暴雨內(nèi)澇成為我國部分城市面臨的重要災(zāi)害之一。關(guān)于降水資料的獲取，傳統(tǒng)上主要通過雨量計、地基雷達等手段。但由于地面設(shè)備配置數(shù)量有限且分布不均，難以獲取大范圍高空間分辨率的地面降水信息。

　　風(fēng)云三號G星搭載了我國首套“空中雨量計”——星載Ku、Ka雙頻降水測量雷達，將雷達觀測分辨率高和衛(wèi)星觀測范圍廣的優(yōu)勢結(jié)合起來，通過向大氣發(fā)射無線電磁波信號，接收大氣中不同高度層的降水粒子反射信號，獲取垂直方向不同高度層的降水結(jié)構(gòu)信息，實現(xiàn)對垂直方向的降水探測。同時，利用雷達跨軌方向的掃描能力，實現(xiàn)對水平方向的降水探測，最終使風(fēng)云三號G星具備自上而下獲取三維結(jié)構(gòu)信息的能力，就如同對大氣降水進行CT掃描，獲得降水精細的立體結(jié)構(gòu)信息。

　　此外，風(fēng)云三號G星Ku頻段和Ka頻段雷達同步工作，可以利用大氣中不同高度層的降水粒子對兩個頻段雷達輻射的微波信號反射率不同的特性，區(qū)分雨和雪，并對降水進行精確估計。Ku頻段有利于探測強降水，Ka頻段則有利于探測弱降水，兩者結(jié)合形成的雙頻探測，可以擴大降水探測能力，提高降水反演精度，精準(zhǔn)感知407公里軌道高度內(nèi)地球大氣0.2毫米/小時如毛毛雨般的降水強度變化，比國外同類儀器在相同靈敏度下的距離分辨率提高了1倍，可獲取更精細的降水三維結(jié)構(gòu)信息。

　　對臺風(fēng)暴雨“精確把脈”

　　為了進一步提升對臺風(fēng)、暴雨等災(zāi)害性降水的高精度觀測，風(fēng)云三號G星瞄準(zhǔn)了“高探測靈敏度、高探測精度、多體制聯(lián)合探測”的發(fā)展方向。除了主動降水測量雷達外，衛(wèi)星還搭載了一臺全新升級換代的儀器——微波成像儀。

　　作為國內(nèi)首次配置的降水型多通道、高靈敏、高精度的輻射計，微波成像儀將在國內(nèi)首次實現(xiàn)9頻點26通道一體化探測。它可以接收地球大氣10到183GHz微波輻射能量，進行全天時、全天候、多極化協(xié)同探測。就像一只高靈敏、高精度的“千里眼”，獲取臺風(fēng)內(nèi)部溫濕結(jié)構(gòu)、臺風(fēng)強度、臺風(fēng)影響區(qū)雨強等相關(guān)關(guān)鍵信息，預(yù)測臺風(fēng)未來發(fā)展情況，對臺風(fēng)暴雨“精確把脈”。

　　此外，衛(wèi)星搭載的光學(xué)遙感載荷——中分辨率光譜成像儀，將實現(xiàn)可見光/紅外云圖、云頂溫度、云頂高度、有效粒子半徑和云形態(tài)學(xué)方面的要素探測，進而輔助判斷降水云的存在，完善微波測量的反演結(jié)果。主動降水測量雷達與被動微波、光學(xué)遙感相輔相成，實現(xiàn)降水要素的多體制聯(lián)合協(xié)同探測，可謂強強聯(lián)合，成為降水測量界的“王炸”組合。

　　首次采用低傾角軌道

　　風(fēng)云三號G星是我國首次采用低傾角軌道的氣象衛(wèi)星。低軌衛(wèi)星大多數(shù)采用太陽同步軌道，傾角一般都在98度附近，風(fēng)云三號G星則與眾不同，采用了傾角為50度的“低傾角軌道”。

　　為什么選擇低傾角軌道？由于太陽同步軌道的傾角略大于90度，因此，衛(wèi)星每一圈都會經(jīng)過地球南北極，使其針對極區(qū)觀測效率較高，但對中低緯度地區(qū)觀測效率偏低。風(fēng)云三號G星的主要觀測對象是大氣中的降水現(xiàn)象，全球降水又主要發(fā)生在地球的中低緯度地區(qū)，為了提高降水觀測的時效性，風(fēng)云三號G星便采用了低傾角軌道，衛(wèi)星運動范圍集中在南北緯50度之間，從而可以更高效、更精準(zhǔn)地觀測地球的降水現(xiàn)象。

　　為確保衛(wèi)星始終以同一側(cè)面面向太陽，穩(wěn)定衛(wèi)星的外部熱環(huán)境，風(fēng)云三號G星研制團隊為衛(wèi)星量身定制了一套自動掉頭工作模式，在軌運行過程中，當(dāng)太陽光從軌道面的一側(cè)運動到另一側(cè)時，風(fēng)云三號G星將自動旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)前后掉頭，從而確保始終以同一個側(cè)面面向太陽。這樣，無論太陽在什么位置，衛(wèi)星的外部熱環(huán)境都能相對穩(wěn)定，從而保障了星上儀器始終處于舒適的溫度區(qū)間，發(fā)揮更好性能。

　　在后續(xù)的業(yè)務(wù)運行中，風(fēng)云三號G星將發(fā)揮“獨門絕技”，與風(fēng)云三號晨昏星、上午星、下午星功能互補、相互配合，組網(wǎng)形成完整的低軌氣象衛(wèi)星業(yè)務(wù)綜合觀測能力，將預(yù)報精度提高3%左右，將預(yù)報時效延長24小時左右，將氣象災(zāi)害監(jiān)測時效提高近1倍，有效監(jiān)測衛(wèi)星壽命周期內(nèi)發(fā)生在海上的臺風(fēng)內(nèi)部云、雨的發(fā)展過程，為臺風(fēng)、暴雨、暴雪等災(zāi)害性降水提供高精度觀測資料，進一步提高全球數(shù)值天氣預(yù)報效能。

　　轉(zhuǎn)自：解放日報

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