中國新氣象洞察世界風(fēng)云

張保淑

如果有機會從太空回眸地球，相信每個人都會驚嘆于宇宙之浩渺，心中油然而生對地球家園的深深眷戀。這共通的情感或許就是微信這款社交軟件把地球圖片設(shè)定為開機畫面的原因吧。這張6年來被億萬人無數(shù)次刷屏的地球圖片被昵稱為“藍色彈珠”，是美國阿波羅17號太空飛船的杰作。

然而，從9月25日至9月28日，細心的用戶會發(fā)現(xiàn)，微信開機畫面的地球圖片被悄然更換了，之前以非洲大陸為主體的視角被中國為主體的東亞視角所取代，微信運營團隊對圖片更換行為的解釋是，此舉寓意從“人類起源”到“華夏文明”的歷史發(fā)展，旨在向億萬微信用戶展示華夏大地的河山風(fēng)貌。而新圖片是一張最新氣象云圖，由中國新一代靜止軌道氣象衛(wèi)星風(fēng)云四號A星所拍攝，其版權(quán)屬于中國。

微信此舉與其說是追求視覺變化，不如說是向迅猛發(fā)展的中國航天事業(yè)和中國氣象科技的一次致敬。經(jīng)過幾十年特別是最近5年來的發(fā)展，中國氣象科技在航天事業(yè)的鼎力支持下，實現(xiàn)了新的重大跨越，邁入強國行列。

躍升至世界一流

仔細端詳新?lián)Q上的微信開機畫面，我們可以看到，白色的云團籠罩下，中國所在的東亞大陸輪廓清晰可辨，東北亞和俄羅斯遠東地區(qū)白云濃厚，而左下角澳洲大陸則沒有云層遮蔽，可以一覽無余。

氣象專業(yè)工作者從這張氣象云圖所解讀出來的信息豐富程度遠遠要超過我們普通人。作為當(dāng)今世界最先進的氣象衛(wèi)星，風(fēng)云四號A星可謂裝備先進、性能強大，能夠見微知著、明察秋毫之末。

風(fēng)云四號A星于2016年12月11日成功發(fā)射，是中國靜止軌道氣象衛(wèi)星從第一代向第二代跨越的首發(fā)星。該衛(wèi)星與其第一代靜止軌道衛(wèi)星風(fēng)云二號相比，在諸多方面實現(xiàn)了突破和創(chuàng)新，填補了多項國際空白。

在中國氣象局衛(wèi)星專家、中國工程院院士許建民看來，風(fēng)云四號衛(wèi)星作為風(fēng)云靜止衛(wèi)星系列最大的突破之一是實現(xiàn)了穩(wěn)定技術(shù)的飛躍，即從“自旋穩(wěn)定”到“三軸穩(wěn)定”。

氣象衛(wèi)星面對的核心問題是提高對地觀測和掃描的效率，而衛(wèi)星自身的穩(wěn)定性是提高觀測和掃描效率的關(guān)鍵。中國氣象衛(wèi)星傳統(tǒng)上采用自旋穩(wěn)定技術(shù)，即靠衛(wèi)星自我旋轉(zhuǎn)來穩(wěn)定，就像陀螺一樣在太空旋轉(zhuǎn)，但是自旋一周360度，對準(zhǔn)地球的時間比例很低，由此效率大打折扣，而采用新的三軸穩(wěn)定技術(shù)，在實現(xiàn)穩(wěn)定拍攝掃描的同時，始終面向地球，大大提高了工作效率。

高精度掃描控制技術(shù)是風(fēng)云四號的“殺手锏”之一，而高精度角度傳感器是該技術(shù)的核心和關(guān)鍵。為了實現(xiàn)該項突破，研究團隊付諸了艱苦卓絕的努力，終于取得成功。在此過程中還發(fā)生了頗為傳奇的故事。

據(jù)風(fēng)云四號衛(wèi)星掃描成像輻射計副主任設(shè)計師、中科院上海技術(shù)物理研究所副研究員沈霞介紹，研究團隊在遭遇技術(shù)困難之際，輾轉(zhuǎn)找到了一位江蘇常州的老科技工作者，他居然在國家課題的支持下，較早就研制出了世界上一流水平的角度傳感器。在其技術(shù)支持下，科研人員合力解決了一系列問題，最終高水平角度傳感器應(yīng)用在衛(wèi)星的四臺載荷上。

應(yīng)用最新黑科技的高性能載荷是風(fēng)云四號準(zhǔn)確觀測能力的重要基礎(chǔ)。它是當(dāng)之無愧的“閃電獵手”，它裝載了中國首次研制的閃電成像儀，具備了區(qū)域閃電探測能力。

中國氣象局國家衛(wèi)星氣象中心、風(fēng)云四號地面應(yīng)用系統(tǒng)副總師陸風(fēng)介紹說，如果某地閃電非常密集，該地的云在未來兩三小時會快速發(fā)展，會有強天氣發(fā)生，風(fēng)云四號具備捕捉閃電的超強能力，其攜帶的儀器性能非常優(yōu)秀，一秒鐘能“看”500次閃電，不會有遺漏，這對臨近預(yù)報有非常大的幫助。

四十多年埋頭苦干

作為氣象災(zāi)害頻仍的國家，中國高度重視氣象衛(wèi)星的研發(fā)和利用。風(fēng)云三號氣象衛(wèi)星工程應(yīng)用系統(tǒng)總設(shè)計師董超華介紹說，早在1969年，中國就提出，“要搞我國自己的氣象衛(wèi)星”。1972 年，研制氣象衛(wèi)星被正式納入國家計劃。1988年9月7日，風(fēng)云一號A試驗應(yīng)用極軌氣象衛(wèi)星發(fā)射成功，攜帶一臺5通道可見光紅外掃描輻射計，對地遙感。在此后14年間，風(fēng)云一號B、C、D星接連發(fā)射。

1997年6月，風(fēng)云二號A試驗應(yīng)用靜止氣象衛(wèi)星發(fā)射成功，攜帶一臺3通道可見光紅外掃描輻射計，這標(biāo)志著中國成為能夠自行研制和發(fā)射極軌和靜止兩個系列氣象衛(wèi)星的國家。2008年5月，中國新一代極軌氣象衛(wèi)星系列的首發(fā)星──風(fēng)云三號A星發(fā)射成功。它攜帶了11臺儀器，除可見光紅外掃描輻射計和空間環(huán)境監(jiān)測器是繼承性儀器外，其余均為新研制開發(fā)，且是第一次載入衛(wèi)星的儀器。8年之后，中國發(fā)射了風(fēng)云四號A星，把靜止軌道衛(wèi)星升級為性能空前強大的第二代。

截至目前，中國共有8顆風(fēng)云氣象衛(wèi)星在軌運行，已經(jīng)成為世界上少數(shù)幾個同時擁有極軌和靜止軌道氣象衛(wèi)星的國家之一，形成了“多星在軌、組網(wǎng)觀測、統(tǒng)籌運行、互為備份”的業(yè)務(wù)格局。

陸風(fēng)介紹說，其中有3顆極軌系列衛(wèi)星在軌運行，它們每天上午和下午對全球進行觀測，此外有5顆靜止軌道氣象衛(wèi)星在軌運行，對以中國為中心的1/3個地球的中低緯進行持續(xù)觀測。

風(fēng)云系列氣象衛(wèi)星在天氣預(yù)報、防災(zāi)減災(zāi)和應(yīng)急氣象保障等方面發(fā)揮著重要作用。據(jù)統(tǒng)計，風(fēng)云氣象衛(wèi)星投入產(chǎn)出比達1︰40 ，是中國民用遙感衛(wèi)星中應(yīng)用范圍最廣、效益發(fā)揮最好的衛(wèi)星。

助力全球防災(zāi)減災(zāi)

經(jīng)過40多年的發(fā)展，中國風(fēng)云系列氣象衛(wèi)星在國際上的品牌影響力日益提升，特別是成功實現(xiàn)了升級換代之后，已經(jīng)當(dāng)之無愧地成為國際民用遙感衛(wèi)星中應(yīng)用范圍最廣、效益發(fā)揮最好的衛(wèi)星之一。

中國“風(fēng)云”作為全球?qū)Φ赜^測氣象衛(wèi)星中的重要成員，觀測數(shù)據(jù)面向全球開放、實時共享，在天氣預(yù)報、防災(zāi)減災(zāi)等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。據(jù)陸風(fēng)介紹，到目前，已有90多個國家在用風(fēng)云氣象衛(wèi)星，在亞太區(qū)域有18個國家設(shè)立了衛(wèi)星接收站，實時接收風(fēng)云衛(wèi)星的觀測資料，為天氣、氣候和防災(zāi)減災(zāi)服務(wù)。

陸風(fēng)特別提到，風(fēng)云系列靜止軌道氣象衛(wèi)星對“一帶一路”沿線國家防災(zāi)減災(zāi)具有特別重要的價值。他說，由于風(fēng)云衛(wèi)星對“一帶一路”沿線具有很好的覆蓋，相關(guān)觀測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確及時，可以為這些國家有關(guān)部門開展氣候預(yù)測提供重要支撐。而風(fēng)云衛(wèi)星的表現(xiàn)也證實了這一點。

2016年8月中旬，巴基斯坦開伯爾-普赫圖赫瓦省遭遇突發(fā)強降水山體滑坡。災(zāi)害來臨前，風(fēng)云二號E星提前捕捉到強降水跡象，氣象預(yù)警及時發(fā)出。根據(jù)預(yù)警，當(dāng)?shù)胤忾]道路、轉(zhuǎn)移游客，避免了人員傷亡，減少了財產(chǎn)損失。

風(fēng)云四號A星已經(jīng)在軌運行數(shù)月，不僅經(jīng)受了諸多測試的考驗，而且小試牛刀、初露鋒芒。今年以來，我國遭遇多種天氣氣象類型，5月份北方地區(qū)嚴重沙塵、6月份華北特大暴雨、6月底至7月初南方持續(xù)降水以及“苗柏”“南瑪都”臺風(fēng)等形成發(fā)展，風(fēng)云四號A星充分展現(xiàn)了其高性能，準(zhǔn)確預(yù)測了氣象條件的形成發(fā)展演變，為防災(zāi)減災(zāi)等科學(xué)應(yīng)對提供了重要支撐。目前，風(fēng)云四號已被世界氣象組織納入全球?qū)Φ赜^測氣象衛(wèi)星序列，有望在2017年底具備試運行和服務(wù)能力，為中國乃至國際防災(zāi)減災(zāi)和經(jīng)濟社會發(fā)展提供支撐保障。

我們相信，中國正在升級換代的新氣象衛(wèi)星系統(tǒng)必將以更優(yōu)異的表現(xiàn)，洞察世界的風(fēng)云變幻，造福于人們的生產(chǎn)和生活。endprint