“风云”气象卫星系列的简介

2024-07-24 13:42

1. “风云”气象卫星系列的简介

“风云”气象卫星系列包括两类气象卫星,即“风云一号”太阳同步轨道气象卫星(又称极轨气象卫星)和“风云二号”地球静止轨道气象卫星,“风云一号”卫星已发射了三颗,“风云二号”卫星发射了两颗。经过空间运行测试表明,第三颗“风云一号”卫星和第二颗“风云二号”卫星的主要技术指标已达到20世纪90年代初的国际水平。

“风云”气象卫星系列的简介

2. “风云”气象卫星系列的介绍

“风云”气象卫星系列,包括两类气象卫星,即“风云一号”太阳同步轨道气象卫星(又称极轨气象卫星)和“风云二号”地球静止轨道气象卫星,“风云一号”卫星已发射了三颗,“风云二号”卫星发射了两颗。

3. “风云”气象卫星系列的历程

 2008年11月18日,风云三号A星及地面应用系统投入业务试运行。星载遥感仪器数量从风云一号的2个增加到风云三号A星的11个,其中9个为首次装载升空,整星探测通道多达99个,光谱波段覆盖紫外到微波。风云三号A星投入业务试运行,标志着中国成功实现了极轨气象卫星的升级换代。1988年,杨军从有幸参加了中国第一颗风云一号极轨气象卫星成功发射的相关技术工作。20年弹指一挥间,中国已经成功发射了9颗气象卫星。杨军已是国家卫星气象中心主任,他感慨良多,“最让人们欣慰的是,气象卫星为人民生活和国民经济服务的领域不断拓宽;最让人们骄傲的是,中国已经成为世界上少数几个同时拥有极轨和静止两个系列气象卫星的国家,风云气象卫星已经成为国际气象卫星大家庭中的重要成员。” 1969年周恩来总理提出,应该搞人们自己的气象卫星,揭开了中国气象卫星和卫星气象事业发展的序幕。1971年,中国气象局国家卫星气象中心成立。即使是上世纪70年代末,在国家经济遇到暂时困难、基本建设投资大幅调整的情况下,国家不但保留了风云一号极轨气象卫星的研制计划,还新增了风云二号静止气象卫星的研制计划。改革开放30年,中国一颗颗气象卫星满载着希望与使命成功上天,造福于人民,令人自豪,令人感动。自1988年9月7日,中国成功发射第一颗风云一号极轨气象卫星,截止至2008年11月,中国共成功发射9颗气象卫星,包括4颗风云一号极轨气象卫星,1颗风云三号极轨气象卫星和4颗风云二号静止气象卫星。2008年5月27日,中国成功发射风云三号A星新一代极轨气象卫星。实现了中国气象卫星从单一遥感成像到地球环境综合探测、从光学遥感到微波遥感、从公里级分辨率到百米级分辨率、从国内接收到极地接收的四大技术突破。风云系列气象卫星已成为全球对地观测业务卫星序列的重要成员,与欧美等国的气象卫星一起,形成了对地球大气、海洋和地表环境的全天候、立体、连续观测的卫星观测网,增强了人类对地球系统的综合探测能力。 经过30年的发展,中国气象卫星地面应用系统形成了以国家卫星气象中心和北京、广州、乌鲁木齐、佳木斯和北极基律纳5个卫星地面站为主体,同时还包括31个省级卫星遥感应用中心和2500多个卫星资料接收利用站,形成了国家、省、地三级组成的卫星遥感应用体系,除可接收利用中国风云系列气象卫星外,还可接收利用美国NOAA系列、EOS系列、日本MTSAT—1R、欧洲METEOSAT系列和MSG等多颗卫星资料。截止至2008年,中国气象卫星及应用已实现了业务化、系列化,在国内遥感卫星中率先实现了从试验业务型向业务应用型转变,星地一体化的共同发展模式被誉为“天地一体化的楷模,地面应用系统的典范”。防灾减灾,应对气候变化,卫星气象应用取得显著效益中国幅员辽阔,是世界上自然灾害最严重的国家之一。在各类自然灾害中,气象灾害占70%以上。因此,防灾减灾及应对气候变化,对气象卫星应用提出了更高的要求。截止至2008年,风云气象卫星资料已在台风、暴雨、洪涝、寒潮、大雾、冰雪、霜冻、凌汛、高温、干旱、沙尘暴、森林草原火灾、地质灾害等监测服务与灾情评估中发挥了重要作用。台风是全球主要气象灾害,台风所带来的经济损失占整个气象灾害经济损失的50%以上。海上台风的监测与预报主要依赖于气象卫星观测资料。2005年1月至2008年11月24日,中国风云系列卫星对太平洋生成的92个台风,影响或登陆中国的33个台风全部进行了全程监测,使得台风造成的人员伤亡和财产损失显著减少。 截止到2008年,中国利用气象卫星资料对各类重大水灾事件多次进行了成功的监测。北京奥运会的成功举办,也有风云系列卫星的一份功劳,除了提供15分钟间隔静止卫星连续观测外,风云三号A星更成为奥运气象服务中的明星。中国每年的陆面交通中,如高速公路大雾,局地强降水引发的山体泥石流滑坡等,都要求气象卫星有更高的空间分辨率和时效等。中国气象局联合国家国防科技工业局、中国航天科技集团公司,力争在2020年实现中国气象卫星技术和应用达到同期国际先进水平,为增强中国防灾减灾和应对气候变化能力奠定更加扎实的基础,做出更大的贡献。

“风云”气象卫星系列的历程

4. “风云”气象卫星系列的研制

 从D星开始,卫星研制团队提出了“一次成功、稳定运行、3年寿命、优于C星”的质量目标,并一直沿用到E星。这一目标,是在惨痛的失败中诞生的。1994年,研制团队带着风云二号01星满怀信心地来到了西昌卫星发射中心。然而,在最后一次测试时,却发生了意外事故,损失惨重。 1997年风云二号A星和2000年B星升空。虽然这两颗卫星在天上的时间很长,但是没有达到3年正常运行的寿命要求。直到C星,研制团队才真正打了一个“翻身仗”。在信心倍增的同时,“两总”对质量的要求也越来越严格。除了充分的地面试验,在卫星出厂前,研制团队的人员还保证了1000小时的整星加电时间。这样做的目的是让卫星在地面充分老练,尽可能地暴露问题。

5. “风云”气象卫星系列的作用

自1988年9月7日长征四号甲火箭成功发射风云一号A星,已成功研制并发射了4颗风云一号极轨卫星和4颗风云二号静止卫星。其中,风云一号D星和风云二号C星截止至2009年仍在轨运行,并广泛应用于天气预报、气候预测、自然灾害和环境监测、资源开发、科学研究等多个重要领域。正式投入业务运行的风云二号D星,在研制生产过程中,按照上级部门和用户的要求,认真总结了前几颗风云系列卫星的经验和教训,作了大量深入地分析研究工作,在技术性能、可靠性、稳定性等方面进行了改进,并在生产中严格执行质量管理的有关规定和要求,使得卫星的质量有了明显的提高。风云二号D星成功投入业务运行,能够在加速中国气象现代化的进程,提高灾害性天气预报水平,促进国民经济发展,提高中国在气象领域的国际地位等方面发挥出重要的作用。

“风云”气象卫星系列的作用

6. 风云气象卫星的介绍

风云气象卫星是中国于1977年开始研制的气象卫星,1988年、1990年和1999年,先后发射了3颗第一代极轨气象卫星,即风云1号A、B和C气象卫星。1997年和2000年又先后发射了两颗静止轨道风云2号气象卫星,组成了中国气象卫星业务监测系统,成为继美、俄之后世界上同时拥有两种轨道气象卫星的国家,是中国经过30多年坚持不懈地奋斗和自主创新的结晶。

7. 风云气象卫星的历程

“风云”气象卫星系列的发展可以说是我国改革开放发展的一个缩影。通过30年中国人坚持不懈地奋斗和自主创新,气象卫星已成为现代气象业务和国民经济建设中必不可少的科技支撑。”国家卫星气象中心主任杨军说。在历届党和国家领导人的重视和关怀下,我国已成功发射了9颗风云系列气象卫星,目前,仍有5颗在轨稳定运行,为气象、海洋、农业、林业、水利、航空、航海和环境保护等领域提供了大量的公益性、专业性和决策性服务,产生了巨大的社会效益和经济效益。如今,风云系列气象卫星已成为我国民用遥感卫星效益发挥最好、应用范围最广的卫星之一。从试验应用型到业务服务型“气象卫星的工作,我们是白手起家,没有人去告诉你如何去做,要靠实践凝练,要花代价去换取经验和知识。”风云一号A星地面应用系统总指挥、国家卫星气象中心原主任钮寅生说。在气象卫星取得斐然成绩的同时,人们都不会忘记那曾经刻骨铭心的痛:1988年10月15日,成功在轨稳定运行39天的我国第一颗极轨气象卫星——风云一号A星姿态失控,整星失败。1991年2月14日,风云一号B星在正常在轨运行165天后,由于星载计算机内存储数据跳变,导致卫星姿态再次失控。1994年4月7日,即将成为我国第一颗静止气象卫星的风云二号01星在发射前8小时的模拟测试中,肼系统发生泄漏,导致厂房失火,卫星被烧毁。1997年6月10日和2000年6月25日分别发射的风云二号A星和B星,在在轨运行10个月和8个月之后,也都因各种问题无法正常工作,均未达到设计寿命。回望历史,正是这些在心头久久挥之不去的痛,为我国极轨和静止气象卫星的研制和技术积累了经验;也正是这些痛,在时时刻刻激励着气象卫星科技工作者以更加“严、慎、细、实”的工作态度投入到卫星的研制和应用中。“面对这项高投入、高技术、高风险、高回报的工作,我们来不得半点马虎。”杨军说。不平凡的历程势必造就一个不平凡的卫星平台,势必培养出一批勇于克服困难、迎难而上、锲而不舍的气象卫星科技人员。在经历了挫折之后,一个个神话在航天人和气象人的手中书写。1999年5月10日和2002年5月15日,分别成功发射了风云一号C星和D星。风云一号C星在轨正常业务运行4年9个月,大大超出2年的设计寿命,而D星到2009年仍稳定运行。2004年10月19日和2006年12月8日,分别成功发射了风云二号C星和D星,首次共同实现了“双星运行、互为备份”。其中,风云二号C星及地面应用系统还荣获2007年度国家科技进步一等奖。2008年5月27日,我国新一代极轨气象卫星风云三号A星被成功送入预定轨道。2008年12月23日8时54分,中国在西昌卫星发射中心用长征三号甲运载火箭,成功将“风云二号”06星送入预定轨道。从第一代气象卫星到第二代经过30年的发展,我国气象卫星已实现了业务化、系列化,并率先实现了我国应用卫星从试验应用型向业务服务型转变的目标。然而,面对成绩,我国的航天人和气象人的目光并没有仅仅停留于此。随着我国经济社会的快速发展,风云一号气象卫星上装载的5个通道的1个仪器已早已无法满足气象现代化的需求。防灾减灾、气候变化、环境生态保护等一个个问题亟待气象卫星人为其破解之路提供科技支撑。就在风云一号气象卫星的发展逐步走向正轨时,发展我国第二代极轨气象卫星的议案又摆在大家面前。“上世纪90年代,正是气象卫星发展最艰难的时候。但尽管如此,大家还是满怀希望,很多人都是在研制风云一号气象卫星的同时,又再为发展我国第二代极轨气象卫星谋划着。”杨军说。经过8年的“艰苦抗战”,我国航天人和气象人并肩完成了美国用40年才走完的路。2008年5月27日,我国新一代极轨气象卫星风云三号A星被成功送入预定轨道。随着卫星一同被送入太空的还有星上装载的11个先进的遥感仪器及99个光谱探测通道,其中有5个通道的分辨率达到250米。而在30年前的风云一号A星上,仅有1个仪器及5个通道。除了量上的突破,风云三号A星更注重在质上的突破。它实现了我国气象卫星从单一遥感成像到地球环境综合探测、从光学遥感到微波遥感、从公里级分辨率到百米级分辨率、从国内接收到极地接收的四大技术突破。在我国极轨气象卫星进入崭新的历史阶段时,静止气象卫星的更新换代工作也在有条不紊地进行中。目前,我国第二代静止气象卫星风云四号已进入立项阶段,将于2013年前后发射首颗卫星。“气象卫星事业是几代人奋斗的结果,这条路走得很难、很艰苦,但是很有成效。我们相信,只要团结起来,不断改进,未来中国的气象卫星一定会更好。”中国工程院院士、风云二号地面应用系统总师许健民说。从蹒跚学路到天地一体化的楷模作为卫星工程的五大系统之一,地面应用系统是充分发挥卫星应用效益的坚实保障。“为了充分发挥卫星的效应,要求是地面应用系统的发展要略超前于卫星的发展。”钮寅生说。伴随着卫星的发展,我国气象卫星地面应该系统的建设也在不断推进中:地面接收站从无到有,从3个到5个,从国内走向国外;地面应用系统从无到有,从一个系统运行到多个系统并行。“风云卫星地面应用系统的技术含量和工作量,不亚于甚至超过卫星本身,它不仅是国内最好的系统,而且在世界上也是先进的。” 中科院院士匡定波说。回首卫星气象人走过的30年,许健民感触最深的不是那些令人耀眼的成就,而是当初难以想像的各种困难。他连连用“其中的不确定性太大了,现在回过头来看,都觉得后怕”来形容他现在的心情。他说:“科研人员承受了来自各方面的埋怨和压力,我们只能一点一点从基础做起,一步一步地去解决问题。”如今,风云卫星地面应用系统成功解决了海量、高速气象卫星数据的实时采集和异地间实时远程传送问题,突破了卫星资料接收处理、预处理、产品处理、存档、分发、应用等关键技术,克服了国内双星和国外多星业务化接收处理给应用系统带来的技术复杂性和兼容性的难题,实现了系统的稳定可靠运行,年运行成功率保持在99.5%。特别是风云二号地面应用系统中的高精度图像定位技术破解了我国航天事业“要命”问题,受到了美国航空航天局(NASA)局长麦克·格瑞芬博士的称赞,被国际同行专家公认为达到了国际先进水平。风云系列气象卫星星地一体化的共同发展模式也被我国航天界誉为“天地一体化的楷模,地面应用系统的典范”。从无从应对到成竹在胸“浣熊”、“凤凰”、“森拉克”、“黑格比”、“蔷薇”……2008年登陆我国的台风个数较常年同期偏多,台风登陆强度强。但由于预报准确,防御措施到位,台风造成的人员伤亡和经济损失较2000年以来同期偏轻。而在其中,气象卫星时刻密切监测,追踪台风动向,为预报人员及时提供最新卫星云图,可谓功不可没。然而,思绪回到了建国初期,台风肆虐、干旱横行、强寒潮突至,自然灾害给新中国的发展设置了一道道障碍。特别是1968年,台风频袭我国东部沿海,损失惨重。“当时,由于气象部门在台风的监测手段上还很缺乏,特别是对于台风的移动路径和强度无法作出准确的判断。”许多老同志回忆道。肩负重任的风云气象卫星没有让人们失望。自2005年1月以来,中国风云系列卫星对太平洋生成的92个影响或登陆我国大陆的33个台风全部进行了全程监测。近年来,气象卫星在防灾减灾、应对气候变化、奥运气象服务保障和空间环境监测预报等方面都得到广泛应用,取得了显著成绩。在2003年的淮河特大洪涝灾害、2006年的大兴安岭特大森林大火、2006年的北京特强沙尘暴、2008年年初的低温雨雪冰冻天气、每年初冬袭击我国大部地区的大雾等灾害性天气的气象服务中,都可以找到风云卫星的资料和产品;在我国夏季风、干旱、积雪监测,全球臭氧及海冰变化趋势分析中,气象卫星资料都得到了广泛应用。在2008年北京奥运会及残奥会气象服务中,风云系列卫星更发挥了重要作用。气象卫星在密切监视台风、暴雨等强对流天气的同时,积极为北京市热环境、大气气溶胶、臭氧监测提供科学数据,为青岛奥帆赛海域浒苔治理工作提供每日浒苔分布图。气象卫星资料和产品除了服务与现代气象业务外,还积极服务军队、水文、海洋、农业、林业、民航、交通、电力等部门。据统计,目前,接收与利用风云二号气象卫星资料及产品的用户已超过2500家。从依靠国外资料到为国外同行提供资料随着中国静止和极轨气象卫星的相继成功发射和投入业务运行,风云一号C、D星,风云二号C、D星,风云三号A星都被世界气象组织纳入全球业务应用气象卫星序列之中。中国气象卫星在国际上的影响越来越大,发挥的作用日益显著,大量国际用户直接接收或利用中国的风云气象卫星资料。“特别是在风云三号A星成功发射之后,我们仿佛成了‘香饽饽’,很多发达国家的气象部门都主动与我们联系,希望共享风云三号A星资料。”杨军自豪地说。短短的30年光阴,在党中央、国务院的领导的关怀和关注下,中国已成为同时拥有极轨和静止气象卫星的极少数国家之一,并且在地球观测组织(GEO)中发挥了重要作用。1993年5月,中国气象局向朝鲜提供了一套极轨气象卫星资料接收处理系统,这是中国向国外出口的第一套气象卫星资料接收处理系统。为了加强卫星数据共享工作,中国成功开发了FENGYUNCast接收系统,并于2006年和2007年分别向亚太地区17个国家赠送了该接收设备,使得风云卫星数据在世界范围内得到了更广泛的应用。与此同时,澳大利亚、日本、新加坡、马来西亚、菲律宾、韩国、朝鲜、伊朗、阿曼、新西兰等国家以及中国香港和澳门特别行政区也都在不同程度地接收和利用风云二号卫星数据。

风云气象卫星的历程

8. 风云气象卫星的国际地位

风云二号卫星系统从整体上讲,与国际上目前正在使用的静止气象卫星技术水平是相当的。尽管在一些基础性和关键技术上,中国仍然有一定的差距,但是中国在某些方面也比其他国家做的好,同时,中国赶超的势头和进步的速度是最快的,这是不争的事实,国际公认。中国在较短的时间内达到了国际在轨卫星同等的水平,这给中国在气象领域赢得了尊重。风云二号卫星在全球气象卫星观测网中占有重要的位置,在整个东亚这块,特别是印度洋、青藏高原的卫星观测过去是一个很薄弱的区域。中国风云二号卫星定位于东经105度,其位置决定了它是整个地球观测系统中不可或缺的一部分,它获得的观测资料对国际的气象界乃至地球科学界都是一个贡献。在世界气象组织的空间计划中,风云二号卫星被列为骨干业务卫星,承担为全球天气和气候观测的义务。在上个世纪我国的气象卫星应用主要依靠国外的卫星资料,现在不仅有自主卫星,还对外快进行资料共享和数据服务,用通俗的话说就是从过去使用人家的变成现在人家使用我们的,这体现了非常大的变化,这也奠定了中国在世界气象组织的地位。国际上越来越多的国家和地区使用风云二号卫星资料,评价也很积极,比如澳大利亚、日本、美国、欧洲以及东南亚的一些国家,包括我们国家的香港、澳门、台湾地区都在用风云二号的卫星资料。双星观测优势继2004年10月19日发射了C星之后,时隔2年,在2006年12月8日又发射了风云二号D星。这两个卫星对气象观测而言,就像人的两个眼睛,那在天上有一个卫星不行吗,干吗还要搞两个卫星?两个星观测的优势有两点:首先,是在轨卫星由于它的不可维护性,风险较大,难免有在轨故障或者失效,但是组织一颗卫星发射需要很长时间。如果天上就一颗星,它突然坏了,那气象业务就中断了。所以双星的第一个作用是实现在轨备份,确保气象业务不中断。第二,两颗星可以同时观测,并不是冷备份,是一种热备份的概念。同时观测的好处是:从空间上,可以扩大监测范围。从时间角度,每一颗卫星每半小时观测一次地球,如果把半小时错开,比如这颗卫星10点30开始观测,下颗卫星是10点45开始观测,这样使时间间隔每次观测缩短到15分钟,这样重叠区域地方,每隔15分钟就可以看到天气过程。通过实际的工作表明,双星15分钟的加密观测对气象预报有十分明显的作用,因为很多中小尺度的天气系统,发展非常快,特别是汛期,观测时间间隔过长会漏掉这些重要的天气过程。比如有些局地的强降雨持续时间只有十几分钟,双星观测后这些过程我们可以更好地捕捉到。双星重叠区动画技术,做的非常出色,是风云二号卫星应用的一个亮点。