8月3日，風(fēng)云氣象衛(wèi)星家族又增加了一顆閃亮的“新星”——風(fēng)云三號(hào) F星，它將接替在軌超期服役的風(fēng)云三號(hào)C星，在上午星軌道持續(xù)開展觀測(cè)。

中國作為目前全球唯一同時(shí)業(yè)務(wù)運(yùn)行晨昏、上午、下午、傾斜四條近地軌道氣象衛(wèi)星的國家，也將繼續(xù)發(fā)揮低軌氣象衛(wèi)星完備全球觀測(cè)網(wǎng)的整體優(yōu)勢(shì)，強(qiáng)化全球精密監(jiān)測(cè)能力。那么，風(fēng)云三號(hào)F星完美展現(xiàn)了風(fēng)云三號(hào)氣象衛(wèi)星從試驗(yàn)到業(yè)務(wù)、再到成熟的過程，它將帶來哪些硬核“新科技”？以下為您解讀。

01

【資料圖】

風(fēng)云三號(hào)F星的自白

大家好！我是風(fēng)云三號(hào)F星，風(fēng)云氣象衛(wèi)星大家族的第21位成員，也是極軌衛(wèi)星（風(fēng)云三號(hào)氣象衛(wèi)星）家族第7位出征太空的小弟。

風(fēng)云衛(wèi)星在軌效果圖

現(xiàn)如今，遙遠(yuǎn)的太空共有四顆極軌衛(wèi)星值守，分別是2013年9月23日發(fā)射的風(fēng)云三號(hào)C星、2017年11月15日發(fā)射的風(fēng)云三號(hào)D星、2021年7月5日發(fā)射的風(fēng)云三號(hào)E星和今年4月奔赴太空家園的風(fēng)云三號(hào)G星。我們?cè)谡Q生之前，就已按晨昏、上午、下午和傾斜軌道的格局進(jìn)行了設(shè)計(jì)。

我在極軌衛(wèi)星家族里排行老六，所以大家也叫我06星。這次我將接替老大哥風(fēng)云三號(hào)C星，他已經(jīng)在太空工作了十年，超過退休年齡達(dá)四年之久。

未來，我將繼續(xù)在上午星的崗位上發(fā)光發(fā)亮，為全球監(jiān)測(cè)與服務(wù)站好每一班崗。

“成熟”，是我的標(biāo)志

雖然我年齡最小，但我卻完美繼承了哥哥姐姐們的技能，并升級(jí)創(chuàng)新。作為新生代的我，可以說是風(fēng)云三號(hào)氣象衛(wèi)星的集大成者——設(shè)計(jì)成熟，性能完備，儀器先進(jìn)，以后的“風(fēng)三郎”，基本將按照我的模樣批量生產(chǎn)!

“高精尖”，是我的王牌

最高：紫外高光譜臭氧監(jiān)測(cè)，分辨率可達(dá)7公里×7公里，為全球同類儀器最高水平。

唯一：與風(fēng)云三號(hào)D、E星組成全球唯一擁有三臺(tái)組網(wǎng)微波成像儀的國家，掃描全球無盲區(qū)。

首次：首次采用連續(xù)光譜觀測(cè)，光譜分辨率和空間分辨率均有大幅度提升。

領(lǐng)先：不僅可以兼容中國北斗、美國GPS、歐洲伽利略掩星探測(cè)，還能對(duì)海面風(fēng)場(chǎng)特別是臺(tái)風(fēng)進(jìn)行探測(cè)。

先進(jìn)：在微波探測(cè)、高光譜探測(cè)等方面達(dá)到全球先進(jìn)水平。

“楷?！?，是我的本色

更智慧：實(shí)現(xiàn)地面接收、處理、服務(wù)全流程業(yè)務(wù)的可視、可控、 可管。

更全：6類、48種主要參數(shù)，覆蓋世界氣象組織全球集成觀測(cè)系統(tǒng)的主要需求。

更新：土壤凍融、二氧化氮、二氧化硫、臭氧總量和廓線、氣溶膠指數(shù)等新型探測(cè)遙感產(chǎn)品全新亮相。

更細(xì)：在防災(zāi)減災(zāi)、應(yīng)對(duì)氣候變化、生態(tài)監(jiān)測(cè)評(píng)估、環(huán)境保護(hù)和空間天氣監(jiān)測(cè)等5大領(lǐng)域11個(gè)方面得以應(yīng)用。

02

相比風(fēng)云三號(hào)C星

“替代星”F星為何技高一籌？

F星在風(fēng)三系列“前輩”們多年一線實(shí)踐基礎(chǔ)上，繼承并創(chuàng)新了很多成熟的新技術(shù)?！帮L(fēng)三郎”家族最先發(fā)射的風(fēng)云三號(hào)A星、B星，當(dāng)時(shí)可以稱為試驗(yàn)應(yīng)用階段，仍需要大量的摸索和檢驗(yàn)；風(fēng)云三號(hào)C星、D星、E星逐漸進(jìn)入業(yè)務(wù)服務(wù)階段，在多年一線應(yīng)用中，積累了大量經(jīng)驗(yàn)；作為風(fēng)云三號(hào)系列衛(wèi)星的“集大成者”，F(xiàn)星在“前輩”們的接續(xù)托舉下，吸收了各方經(jīng)驗(yàn)，它設(shè)計(jì)成熟、儀器先進(jìn)、功能完備，將以最好的姿態(tài)實(shí)現(xiàn)“風(fēng)三郎”家族多年的奮斗夢(mèng)想。

風(fēng)云三號(hào)系列衛(wèi)星組網(wǎng)觀測(cè)示意圖

從綜合實(shí)力上看，經(jīng)過10年的發(fā)展，我國風(fēng)云衛(wèi)星總體技術(shù)研發(fā)和服務(wù)能力均明顯提升，無論是地面系統(tǒng)保障的穩(wěn)定性，還是各載荷的可用性，都更成熟、更具競(jìng)爭(zhēng)力。此次新發(fā)射的風(fēng)云三號(hào)F星，作為C星的“替代星”，裝載了10臺(tái)（套）先進(jìn)的遙感儀器，其中包含兩臺(tái)全新研制的載荷，3臺(tái)改進(jìn)載荷以及5臺(tái)繼承載荷，有效載荷配置和性能指標(biāo)均達(dá)國際先進(jìn)水平，部分已達(dá)國際領(lǐng)先水平。搭載的多個(gè)載荷在功能上都較之前版本有所提升，無論是在儀器測(cè)量精度、觀測(cè)靈敏度、定位精度還是使用壽命方面都更具實(shí)力。相較服務(wù)期間“帶傷”服務(wù)的C星，F(xiàn)星此次成熟性、穩(wěn)定性更好，至少能穩(wěn)穩(wěn)地為我們服務(wù)8年。

F星不光自己優(yōu)秀，投入業(yè)務(wù)后，還將和“前輩”風(fēng)三D星、E星實(shí)現(xiàn)夢(mèng)幻聯(lián)動(dòng)。F星投入在軌運(yùn)行后，我國就有三臺(tái)微波成像儀在軌應(yīng)用，其余兩臺(tái)分別分布在風(fēng)云三號(hào)D星和E星上。三臺(tái)微波成像儀“聯(lián)手”，可解決原本單個(gè)設(shè)備監(jiān)測(cè)存在盲區(qū)的問題，實(shí)現(xiàn)全球12小時(shí)無縫隙、全覆蓋監(jiān)測(cè)，大大提升風(fēng)云衛(wèi)星整體監(jiān)測(cè)能力。

F星升空，未來可期！

風(fēng)云三號(hào)F星效果圖

03

十大“高科技”載荷

隨新星亮相

兩臺(tái)新研制載荷，首次“上星”

兩臺(tái)全新的紫外至可見光譜段高光譜儀器，采用天底+臨邊高光譜聯(lián)合探測(cè)，可增強(qiáng)大氣成分和污染氣體及氣溶膠探測(cè)能力。

1. 紫外高光譜臭氧天底探測(cè)儀

——實(shí)現(xiàn)“天地”清晰成像，精準(zhǔn)探測(cè)污染氣體分布

可提供高光譜分辨率的紫外到可見光波段的地球反射輻射。儀器光譜分辨率為0.5納米至1納米，空間分辨率可達(dá)7公里×7公里，處于世界領(lǐng)先水平，可精確探測(cè)大氣臭氧、二氧化硫、二氧化氮總量以及臭氧垂直分布信息。

2. 紫外高光譜臭氧臨邊探測(cè)儀

——分層“切面”觀測(cè)，精準(zhǔn)捕捉痕量氣體分布

光譜覆蓋290納米至500納米連續(xù)譜段，共1000個(gè)通道?？梢詫?duì)地球進(jìn)行“切面”觀測(cè)，即分層觀測(cè)地面上空15公里至60公里之間的大氣信息。此外，除采用臨邊探測(cè)方式外，該儀器還首次采用連續(xù)光譜觀測(cè)，光譜分辨率和空間分辨率均有大幅度提升。其探測(cè)資料將用于反演全球臭氧、二氧化氮等痕量氣體垂直分布廓線以及云、氣溶膠定量和定性產(chǎn)品。

風(fēng)云三號(hào)F星載荷

三臺(tái)改進(jìn)載荷，監(jiān)測(cè)能力更突出

三臺(tái)改進(jìn)載荷性能顯著提升，通過增加微波成像儀和地球輻射探測(cè)儀探測(cè)通道、完善中分辨光譜成像儀星上定標(biāo)裝置和大幅提升信噪比等，增強(qiáng)了對(duì)全球公里級(jí)中高層溫度、地氣系統(tǒng)輻射收支和反射波段海洋弱信號(hào)探測(cè)能力。

3. 微波成像儀

——三星組網(wǎng)觀測(cè)，實(shí)現(xiàn)全球12小時(shí)全覆蓋

可獲取洋面風(fēng)場(chǎng)、海冰密集度、海表溫度、降水、大氣可降水、云水、土壤水分、積雪深度/雪水當(dāng)量、陸表溫度、土壤凍融狀態(tài)等信息。在繼承上一代微波成像儀通道設(shè)置的基礎(chǔ)上，此次還增加了探測(cè)通道，提升了儀器的整體觀測(cè)能力，改進(jìn)了儀器輻射測(cè)量精度、觀測(cè)靈敏度、定位精度和使用壽命等四個(gè)方面也得到改進(jìn)。其投入業(yè)務(wù)后，我國將有三臺(tái)微波成像儀在軌應(yīng)用，我國也成為世界上首個(gè)擁有三臺(tái)組網(wǎng)微波成像儀的國家。三個(gè)微波成像儀的組網(wǎng)應(yīng)用，將實(shí)現(xiàn)“1+1+1>3”的效果，原本單個(gè)設(shè)備監(jiān)測(cè)無法覆蓋的地區(qū)，經(jīng)組網(wǎng)聯(lián)合后，將實(shí)現(xiàn)全球12小時(shí)無縫隙全覆蓋監(jiān)測(cè)。

風(fēng)云三號(hào)F星載荷

4. 中分辨率光譜成像儀

——高精度定量反演 助力監(jiān)測(cè)精密

重點(diǎn)提升了星上輻射定標(biāo)精度、探測(cè)靈敏度和使用壽命?？色@取每日覆蓋全球百米級(jí)（250米）空間分辨率真彩色合成圖像產(chǎn)品，通過對(duì)太陽反射波段和紅外波段多光譜連續(xù)綜合觀測(cè)，實(shí)現(xiàn)云氣溶膠、水汽、陸地表面特性、海洋水色等大氣、陸地、海洋參量的高精度定量反演。

5. 地球輻射監(jiān)測(cè)儀

——優(yōu)化太陽輻射監(jiān)測(cè)，氣候預(yù)測(cè)評(píng)估“更有數(shù)”

新增5至50微米的寬帶長波通道，與原有的寬帶短波和全波通道一起，融合中分辨率成像光譜儀的云和氣溶膠產(chǎn)品，可生成地球反射太陽輻射和射出長波輻射通量，結(jié)合太陽輻射監(jiān)測(cè)儀的太陽總輻照度產(chǎn)品，生成全球范圍內(nèi)的地球輻射收支能量平衡產(chǎn)品，支撐全球氣候分析與模式評(píng)估應(yīng)用。

五臺(tái)繼承載荷，久經(jīng)檢驗(yàn)“擔(dān)大任”

5臺(tái)繼承載荷主要繼承自風(fēng)云三號(hào)E星（黎明星），經(jīng)過“黎明星”的在軌檢驗(yàn)，功能成熟，對(duì)于支撐核心天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)模式應(yīng)用和氣候觀測(cè)具有重要作用。

6&7. 微波濕度計(jì)、微波溫度計(jì)

可獲取全天候的全球大氣濕度和溫度的垂直分布狀況，為數(shù)值天氣預(yù)報(bào)提供及時(shí)準(zhǔn)確的大氣濕度和溫度初始場(chǎng)信息，提升對(duì)臺(tái)風(fēng)、暴雨等災(zāi)害性天氣的預(yù)警能力。

8. 太陽輻射監(jiān)測(cè)儀

可為太陽總輻照度氣候監(jiān)測(cè)的連續(xù)性和持續(xù)性提供數(shù)據(jù)支持，其數(shù)據(jù)產(chǎn)品可用于太陽物理、地球輻射收支和氣候變化等應(yīng)用研究。

9. 全球?qū)Ш叫l(wèi)星掩星探測(cè)儀

可獲取全球高精度、高垂直分辨率的大氣折射率和大氣溫濕壓廓線，以及電離層電子密度廓線和高精度的GNSS反射海面風(fēng)場(chǎng)及土壤濕度等產(chǎn)品。

10. 紅外高光譜大氣垂直探測(cè)儀

用于反演高精度的大氣溫度和大氣濕度廓線，大氣成分廓線，以及通過在數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式中同化該資料改進(jìn)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)的精度。

作者：張娟 張明祿 李倩

專家顧問：風(fēng)云三號(hào)極軌衛(wèi)星地面系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師 胡秀清

圖片來源：中國航天科技公司第八研究院 國家衛(wèi)星氣象中心

來源：中國氣象局

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