央广网北京1月30日消息(记者张棉棉)据中央广播电视总台中国之声《新闻纵横》报道,中国气象局日前发布消息,今年,我国将发射风云四号系列卫星首颗业务星——风云四号B星、世界业务气象卫星中首颗晨昏轨道卫星——风云三号E星。在此基础上,“十四五”时期还要再发射5颗风云气象卫星。风云四号B星和风云三号E星有哪些特殊的本领?“十四五”时期的另外5颗风云气象卫星又将为气象预报提供怎样的数据支撑?

  气象卫星就是从太空对地球及其大气层进行气象观测的人造地球卫星。卫星搭载各种气象遥感仪器,接收和测量地球及其大气层的紫外、可见光、红外和微波辐射,以及卫星导航系统反射的电磁波,并将其转换成电信号传送给地面站。地面站将卫星传来的电信号复原,绘制成各种云层、风速风向、地表和海面图片,再经进一步处理和计算,得出各种气象资料。

  航天科技集团八院风云四号卫星主任设计师陈晓杰介绍,今年年中我国计划发射的两颗风云气象卫星已经完成研制,正在进行出厂前的检查工作。其中,风云四号B星是风云四号系列卫星的第2颗卫星,也是该系列第一颗业务卫星。陈晓杰表示:“数据的质量、精度要满足使用要求,稳定性要好,这样才能为中国气象局做气象产品业务提供有效支撑。这样的卫星,才能叫业务卫星。”

  在风云四号A星的基础上,风云四号B星进行了升级,新增了一台快速成像仪。这台仪器使卫星的测量分辨率达到250米,比A星提高了1倍。借助这台仪器,风云四号B星可以更快速地对地球扫描成像,进行优于1分钟间隔的区域高分辨率昼夜连续监测,将在短时天气预报方面发挥重要作用。陈晓杰说,这台仪器的成功应用将验证一批前沿技术,为我国静止气象卫星实现更大跨越积累先期经验。陈晓杰介绍:“新增的仪器可以实现2000×2000公里范围内(的观测),一分钟可以重复进行观测,观测的分辨率达到250米以上,并且可以实现真彩色,跟我们人眼看到的色彩配置基本是一样的效果。这相当于在A星的基础上进一步提高了能力。”

  兄弟同心,其利断金。风云四号A星、B星两兄弟同时在天上工作,将实现更为灵活的双星组网观测,有望带来高频次天气观测能力的跃升。举例而言,台风到来时,其中一颗卫星可以“专职”观测台风,从而增加针对台风的观测频次;借助新增的快速成像仪,可以快速完成台风影响区域的观测;还可以用其他仪器观测台风周围无云区域,获取大气三维温湿度分布情况。

  今年计划发射的另一颗卫星是风云三号E星,它是风云三号系列卫星中的第5颗卫星。在保持高精度全球成像和大气垂直观测能力的基础上,风云三号E星的发射将有效提高全球数值天气预报精度和时效,进一步提升风云卫星的国际影响力。航天科技集团八院风云三号卫星总体主任设计师陈晓飞说:“风云三号E星将是全球首颗民用晨昏轨道气象业务卫星,它将进一步完善和丰富我国现有的气象业务观测体系,可为8点钟的业务会商提供微光、红外和微波等波段的综合探测信息。以往的气象业务卫星运行在10点左右的轨道,或运行在13点左右的轨道。从全球数值天气预报模式同化要求来看,每6小时同化时间窗内全球总有2~3条轨道的卫星资料缺失。风云三号E星的加入,恰好能够弥补全球数值天气预报6小时同化窗内卫星观测资料的空白,实现全球观测资料的100%覆盖。同时,风云三号E星还在D星的基础上新增了主动微波探测仪器、风场测量雷达、太阳观测类仪器、太阳辐照度光谱仪和太阳X-EUV成像仪,并对另外8台继承类遥感仪器进行了升级换代或性能提升。因此,风云三号E星的发射升空将具有重大意义。它将与在轨的上午星、下午星组网运行,进一步提升数值天气预报的精度和水平。”

  晨昏轨道是记录全球早晨和黄昏时段全球数据的卫星观测轨道。受太阳东升西落的影响,早晨和黄昏往往是一天中天气变化较为剧烈的时段。风云三号E星的作用是把这两个“临界点”的大气现象记录下来,提供更加丰富准确的观测数据,供气象学者破解更多气象密码。换句话说,风云三号E星将成为全球第一个在晨昏轨道实现业务运行的太阳同步气象卫星,会对数值天气预报有着极大的支撑作用。

  那么,为什么不是风云四号B星和C星搭配,或者风云三号E星和F星搭配,而是风云四号B星和风云三号E星这样的“混搭”呢?陈晓飞解释说,正因为这两颗卫星轨道不同,侧重点不同,所以得到的数据才更全面、更有价值。

  陈晓飞说:“风云四号卫星是我国的静止轨道气象卫星,它可以从高空‘目不转睛’地‘凝视’我国及周边地区的大气三维结构,进行高时空分辨率的探测。风云三号E星是一颗太阳同步轨道卫星,绕着地球南北两极运行,进行全球观测,获取全球大气资料。因此,风云四号卫星和风云三号卫星相当于一个始终‘静止’在我国上空(36000Km高度)‘盯着看’,一个‘一刻不停’地围绕地球两极高速运行(约102分钟绕地球一圈),实现‘全球看’。风云四号卫星和风云三号卫星的‘混搭’,才使得我们既掌握了全球的‘大气候’,又在全球‘大气候’的背景下详查我国及周边的‘小气候’。”

  我国现有7颗风云气象卫星在轨运行,“十四五”时期计划再发射7颗风云卫星,从而逐步实现对超期服役的气象卫星的替代。陈晓杰介绍,除了今年拟发射的两颗(风云气象卫星),我国在“十四五”时期还计划发射5颗风云气象卫星。3颗属于风云三号卫星系列,其中包括1颗降水卫星,这颗卫星主要用于观测低纬度的降水情况。由于轨道特殊,这颗卫星的研制将攻克新的技术难题。陈晓杰表示:“它(降水卫星)的主要目标是观测低纬度地区的降水情况,这也是一个全新的观测要素。这会对我们整个观测能力的提高、观测要素丰富度的增加有很大帮助。”

  另外2颗属于风云四号卫星系列。这一时期,风云四号光学卫星将完成跨越式发展,风云四号微波卫星也有望亮相。陈晓杰介绍:“风云四号的A星、B星都属于光学系列,相当于它覆盖的波段是从可见光到定红外到长波红外。到了静止轨道的微波卫星,主要探测波段是微波波段。由于本身特性,它可以实现穿云透雨,即使有很浓厚的云层,它也可以穿透,以观测整个垂直维度的信息。这颗卫星是全球第一颗静止轨道上实现微波探测的卫星,计划在2025年前打上去。”