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既能坐看云卷云舒 又能出手“抓闪电” 中国风云四号卫星到底多厉害?

长江云APP   2017-02-27 14:17   央视新闻  

2016年12月11日,我国风云四号气象卫星成功发射,作为我国新一代静止轨道气象卫星的首发星,大幅提高天气预报和气候预测能力。风云四号也被称作世界最先进水平的卫星。一段时间过去了,风云四号在千里之外过得怎么样?工作顺利吗?

△风云四号卫星

风云四号首批图像与数据发布

今天(2月27日),国防科工局、中国气象局联合发布了我国新一代静止轨道气象卫星风云四号获取的首批图像与数据。

此次发布的风云四号卫星首批影像图和数据主要包括:通道扫描成像辐射计获取的图像、干涉式大气垂直探测仪获取的大气红外辐射光谱、闪电成像仪获取的闪电分布和强度信息、空间环境监测仪获取的空间效应及粒子探测信息。经过对首批获取的图像和数据初步分析,图像层次分明,云层和地表纹理丰富,风云四号卫星的主要探测功能得到全面验证,综合探测能力达到国际领先水平。

风云四号 有着“抓闪电”的“黑科技”

本次发布的数据中还包括风云四号卫星获取的全球首批静止轨道闪电探测影像:2017年2月13日对澳大利亚西部Swan Valley地区发生强雷暴,风云四号记录了产生-发展-结束全过程中的闪电发生情况,全过程持续约6小时。这填补了我国空基闪电探测方面的空白。

风云四号闪电成像仪是全球同步研制的三台地球静止轨道闪电成像仪之一,也是首台对外公布观测数据的探测仪。

它是个“快刀手”,每2毫秒就探测一次中国及周边闪电情况,探测速度是国内大范围闪电探测速度最快的;它是遥感器中的“寿星”,具有7年24小时超长的在轨不间断实时闪电探测能力;它是个“大广角”,一次可实时实现全中国和部分邻居的闪电探测与监测;它是个不休息的“摄影师”,举起镜头,能够实现每秒6帧地面图像的获取,实时监测云层、强对流气团的运动;它还是个“智能型”选手,具有在轨探测算法全部更改能力,闪电探测效率能力强。

△闪电探测原理图

除了超精确的捕捉能力,风云四号卫星还有牛在哪?

准——千里之外“指哪打哪”

气象云图是是气象观测的重要手段,而静止轨道气象卫星运行于地球赤道上方35800公里的高空,在这样的高度拍摄图像,可不是件容易的事。为了确保卫星遥感数据的精确,这就要求卫星在拍摄图像时,即要做到“瞄得准”,也要做到“对得上”。

风云四号卫星相较于前一代静止气象卫星风云二号指标精度大幅提高,星上实时配准的效果要优于地面配准,图像导航与配准技术也就成为卫星必须突破的重大关键技术之一。风云四号研制团队历时10余年攻关,先后攻克了卫星高精度姿态确定方法、热变形在轨辨识和建模技术以及姿态、轨道和热变形补偿技术等技术瓶颈。

如此一来,卫星图像导航配准精度达到1像元,即在36000公里高空对地拍照误差控制在1公里之内,补偿效率到达98.8%,与美国发射的GOES-R卫星相当。这实现了载荷对地成像“指哪打哪”,为我国高轨高精度遥感卫星的跨越式发展打下坚实基础。

稳——克服“一口气”的振动

要拍摄出一幅精美的照片,不仅要对焦准确,还要保持相机的稳定,与此类似,卫星在轨道上观测地球,也要考虑振动对载荷的影响。

风云四号配置的干涉式大气垂直探测仪,因其工作机制对外界微小振动干扰极其敏感,一个细小的振动——哪怕只是在卫星边上吹一口气,就会导致产生无法甄别或消除的谱线,使得光谱性能退化。

为了克服微振动影响,研制团队在对卫星10余个转动部件的振动特性与传递路径的分析、试验的基础上,提出了微振动测量与抑制的方法,并在工程上成功实现了振源隔振装置和有效载荷隔振装置的研制。微振动抑制效率达到90%以上,为探测仪器的正常运转提供了良好力学环境。

强——超豪华高轨卫星平台

气象卫星与其他卫星不同,要求提供连续稳定的业务运行数据,也就是一天24小时、全年365天得天天当班,每天都要报出晴雨、温度、风力等数据,这就要求卫星具有极高的可靠性与时效性。

我国是世界气象组织的重要成员,风云系列卫星也是全球对地观测业务卫星序列的重要成员,除了大家每天收到的天气预报,还要为世界其他国家提供气象数据。目前全球有90多个国家和地区使用风云卫星数据,这也让风云卫星受到国内外广泛关注。

根据航天科技集团八院的专家介绍,为了提供优质稳定的业务服务,科研人员为风云四号量身打造了一个角秒级测量和控制精度的高轨三轴稳定卫星平台——SAST5000平台。首次采用了六面柱体构型,具有承载能力大、质心低、力学响应小、对地面大等特点。卫星还采用了双总线体制、高性能AOS技术、大功率电源、整星防静电技术、整星防污染技术等一系列关键技术。

卫星设计寿命7年之久,发射重量5400公斤,寿命末整星功率3200瓦,达到国际先进水平。

根据国防科工局、中国气象局的说法,风云四号的发射成功和在轨应用,将进一步提升我国和世界气象卫星观测能力,为国民经济发挥更大的作用。据悉,后续卫星风云四号02星和03星为业务卫星,将于2018年和2020年前后发射,届时将全面接替目前在轨运行的风云二号系列卫星。

共同期待下一个的风云时代!

(责任编辑 朱熠)

 

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