原标题:上海又造就一颗“中国天眼”!静观风云,造福我们每个人

  今天凌晨0点17分,巨大的轰鸣撼动山林,长征三号乙火箭在西昌冲天而起,成功发射风云四号B星。

  风云系列气象卫星均由中国航天科技集团,上海航天技术研究院抓总研制。风云四号B星是风云四号家族的“老二”也是该系列首颗业务卫星,风云四号B星堪称“大块头”,质量达5400千克 设计寿命7年,星箭分离后,它将孤身飞行几天,经历多次变轨,才能定点于赤道上空36000公里高度的地球同步轨道。

  它相对地面是静止的地球表面的三分之一都在其视野之内,后续它将开展7个月的在轨测试与“大哥”风云四号A星,一东一西构成双星组网观测,使我国高频次天气观测能力实现跃升。

  风云四号A星集多个关键载荷于一身,堪称气象观测“全能王”,使我国静止气象卫星从并跑迈向领跑,B星相对A星又有新突破,可实现对百万平方公里区域每分钟成像3-4次,可见光分辨率达250米比A星高出一倍,位于全球该领域之首……相当于领跑时又抢先了一个身位。

  一场沙尘改变了Ta

  风云四号A星2016年12月发射,大获成功。B星为什么隔了四年多?复制成功不是一件很简单的事情吗?

  原来,一场沙尘促使B星进一步挑战极限。

  风云四号A星监测大范围沙尘

  2017年5月3日,我国北方出现了当年以来最强沙尘天气过程,影响面积占我国国土六分之一。“如何才能最快地利用气象卫星监测短时临近极端天气?”卫星用户向上海航天风云四号研制团队提出“灵魂拷问”。 

  按照传统,卫星论证、立项、研制至少需要十余年时间,显然不是最优解,各方不约而同地把目光放在了风云四号B星身上。此时,距离风云四号A星发射仅仅过去了6个月,研制团队正在同步开展A星的在轨测试和B星的设计工作。重新设计B星,风云四号团队需要立即回答“行”还是“不行”。

  想要实现新目标就要增添“新武器”。快速成像仪是实现目标的“撒手锏”,可以实现更高分辨率、更灵活快速的对地特定区域扫描成像,大幅提高对一些尺度较小、持续时间较短的天气现象的观测能力,在短时临的天气预报方面发挥重要作用。

  快速成像仪是个一百多千克的大家伙,牵一发而动全身。“我们的首要目的是达到系统最优,绝不能在A星的基础上将就着改。” 风云四号总设计师董瑶海就给团队下了“军令状”。卫星总体方案重新设计,卫星构型布局、供配电、热控、结构、电缆网、数传、动力学等方面都相应做出改变。

  风云四号B星享受“专机”待遇

  最终,快速成像仪完美融入B星载荷大家庭,通过长线列探测器、离轴三反光学系统结合二维灵活扫描成像,成功实现区域高时间分辨率和高空间分辨率监测能力。结合先进的静止轨道辐射成像仪,B星在A星每5分钟对我国及周边区域成像1次的基础上,将实现百万平方公里区域1分钟级连续观测成像,可为台风、短时强降水、强对流等短时极端天气提供小于1分钟间隔的区域高分辨率昼夜连续监测数据。

  “东西布局、联合观测”,风云四号A星、B星双星在轨将能提供更高频次的全圆盘及中国区观测数据,可有效监测台风、强对流等极端天气的生成、发展和消亡过程,为数值天气预报、短临天气预报提供更高频次的观测数据。

  风云四号B星“开箱照”

  36000公里高空 感知0.05摄氏度的变化

  风云四号B星将提供比A星更高的探测灵敏度和探测精度,可在36000千米距离精确感知到地球大气0.05摄氏度的温度变化,其温度探测结果与真实值的偏差在0.5摄氏度以内,相比A星提高1倍。可为区域数值天气预报提供更高精度的初始场资料数据,提高对突发天气的预报精度。

  利用装载的先进的静止轨道辐射成像仪,B星可对陆地、海洋、云和大气等地球环境参数进行高精度、多光谱定量遥感,直接服务天气分析和预报、气候预测以及环境和灾害监测。

  风云四号B星地面测试

  多通道云图数据可以用来捕捉不同的天气变化,通过观察云的运动还能辅助捕捉风的信息。通过多通道观测,还可捕捉沙尘及其运动信息。

  陆地观测产品可提供火点信息,辅助森林草原火险监测和扑救工作。

  星上装载的静止轨道干涉式红外探测仪,可探测人眼难以捕捉的大气温湿度廓线信息,为大气做“三维CT”,晴空大气温湿度信息可提示未来几小时哪些区域将会发生强对流等极端天气。

  空间环境监测仪器包可开展空间环境综合探测,实时监测空间粒子、磁场等变化信息,为航天器活动、空间科学研究及空间天气预警预报提供数据支撑。

  高清分辨 精准定位 辅助气象决策

  风云四号B星将在国际上首次实现静止轨道气象卫星250米可见光分辨率观测,比A星提高1倍。

  同时,干涉式红外探测仪空间分辨率由16千米提高至12千米,晴空观测数据可利用率提高25%。空间分辨率提升的同时,星上图像导航配准定位精度进一步提高。

  研制团队连续攻关,突破了大视场光学系统、亚角秒级高精度扫描控制、长线列焦平面探测器技术、长线列星上导航配准技术等关键技术,将进一步为台风观测、台风路径预报、强对流天气系统等分析和定位提供更加精细的观测资料。

  风云四号B星将有效提升我国天气预报、气象防灾减灾、应对气候变化、生态环境监测和空间天气监测预警能力,有力支撑国家经济建设、防灾减灾及生态文明建设,造福于我们每个人。

  “十四五”期间,我国还将发射2颗风云四号系列气象卫星。

  为风而来  为云而生

  静观风云  辨析天机