航天企業(yè)·天津·天津云遙宇航科技有限公司 GNSS氣象探測(cè)系統(tǒng)隨長(zhǎng)征八號(hào)順利升空

2020年12月22日，我國(guó)新一代運(yùn)載火箭長(zhǎng)征八號(hào)在文昌航天發(fā)射場(chǎng)成功點(diǎn)火起飛，順利將五顆衛(wèi)星送入預(yù)定軌道。作為我國(guó)首款國(guó)家立項(xiàng)的商業(yè)運(yùn)載火箭，長(zhǎng)征八號(hào)“一箭五星”首飛取得圓滿成功。天津云遙宇航科技有限公司研制的GNSS氣象探測(cè)系統(tǒng)“GNSS掩星氣象探測(cè)載荷”搭載長(zhǎng)沙天儀空間科技研究院“元光號(hào)”衛(wèi)星也隨之順利升空。此次氣象探測(cè)載荷發(fā)射，為云遙宇航2020年的第三次發(fā)射，是云遙宇航“云遙星座計(jì)劃”從2020年向2021年邁進(jìn)的最后一次重要發(fā)射。

第三顆GNSS 掩星氣象探測(cè)載荷隨長(zhǎng)征八號(hào)升空

天津云遙宇航科技有限公司成立于2019年3月，坐落于天津港保稅區(qū)空港經(jīng)濟(jì)區(qū)內(nèi)，為保稅區(qū)重點(diǎn)扶持企業(yè)，是一家專業(yè)從事集空天氣象探測(cè)載荷研發(fā)、數(shù)據(jù)反演和應(yīng)用于一體，專注軍民融合領(lǐng)域的高新技術(shù)企業(yè)。目前，云遙宇航擁有員工22 人，其中博士7人，碩士12 人，其團(tuán)隊(duì)核心成員均有就職于中國(guó)空間技術(shù)研究院的工作經(jīng)歷，專業(yè)領(lǐng)域涉及天線設(shè)計(jì)、信號(hào)處理、射頻前端設(shè)計(jì)、GNSS 定位以及軟硬件設(shè)計(jì)等。云遙宇航團(tuán)隊(duì)成員有著豐富的國(guó)家重點(diǎn)航天衛(wèi)星項(xiàng)目研制經(jīng)驗(yàn)，參與過載人交會(huì)對(duì)接、探月工程、貨運(yùn)飛船、海洋衛(wèi)星等國(guó)內(nèi)幾十個(gè)重點(diǎn)設(shè)備的研發(fā)。

自云遙宇航成立以來，已經(jīng)研發(fā)出多個(gè)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的衛(wèi)星導(dǎo)航終端設(shè)備，掌握了衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用領(lǐng)域的多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)。擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的GNSS 探測(cè)載荷研發(fā)工作，已完成40 多項(xiàng)專利申報(bào)，已形成 “載荷設(shè)備研制—衛(wèi)星搭載—數(shù)據(jù)反演處理—數(shù)據(jù)銷售”的完整產(chǎn)業(yè)體系。

掩星探測(cè)載荷升空讓氣象數(shù)據(jù)更加精準(zhǔn)

如果說，探空氣球是“萬米高空的聽診器”，那么，GNSS 掩星探測(cè)載荷就是氣象數(shù)據(jù)的“PET-CT”。云遙宇航目前啟動(dòng)的“云遙星座計(jì)劃”，正是在打造一臺(tái)用于收集全球大氣信息的“PET-CT”。

GNSS 掩星探測(cè)載荷，是利用地球軌道上“GNSS 導(dǎo)航星座—地球—LEO衛(wèi)星星座”之間的掩星現(xiàn)象，進(jìn)行地球大氣測(cè)量的一種氣象遙感技術(shù)，可以完成全球的電離層探測(cè)及全球大氣層探測(cè)。GNSS 掩星探測(cè)載荷具有高時(shí)空分辨率，可以同時(shí)完成地球多個(gè)區(qū)域的探測(cè)。

2020年1月，云遙宇航設(shè)計(jì)研制的國(guó)內(nèi)首個(gè)商業(yè)GNSS 掩星探測(cè)載荷“云遙掩星”，在太原衛(wèi)星發(fā)射中心搭乘長(zhǎng)征二號(hào)丁運(yùn)載火箭發(fā)射的衛(wèi)星順利升空并成功入軌?！霸七b掩星”的成功升空，標(biāo)志著“云遙星座計(jì)劃”的正式啟動(dòng)。此后，云遙宇航在2020年11月發(fā)射了第二顆GNSS 掩星探測(cè)載荷，此次發(fā)射讓云瑤宇航初步建立了掩星數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，為完成全球氣象衛(wèi)星組網(wǎng)奠定了基礎(chǔ)。緊隨其后發(fā)射的第三顆GNSS 掩星探測(cè)載荷，更是讓“云遙星座計(jì)劃”向前邁進(jìn)了一大步。

2020年9月，云遙宇航在河北省霧靈山進(jìn)行山基試驗(yàn)

2020年，云遙宇航技術(shù)團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)10 個(gè)月，從地基、山基和衛(wèi)星模擬等不同維度及場(chǎng)景，對(duì)此次氣象探測(cè)載荷的核心算法進(jìn)行優(yōu)化，提升了掩星多頻點(diǎn)捕獲跟蹤性能和反演成功率。不久前跟隨長(zhǎng)征八號(hào)運(yùn)載火箭升空的這顆GNSS 掩星氣象探測(cè)載荷，是一種新型星載遙感綜合探測(cè)設(shè)備，它具有高時(shí)空分辨率，可以同時(shí)完成地球多個(gè)區(qū)域的探測(cè)，通過相控陣天線接收GNSS 掩星信號(hào)，經(jīng)過綜合處理反演得到大氣溫濕壓、電離層電子密度等參數(shù)，滿足實(shí)時(shí)快速獲取高時(shí)空分辨率的大氣環(huán)境要求。

在未來3年中，云遙宇航將GNSS 掩星探測(cè)載荷分別放置在80 顆人造地球衛(wèi)星上，隨著大大小小的衛(wèi)星進(jìn)入太空，組成一個(gè)人類自己創(chuàng)造出的星座——云遙星座，這就是“云遙星座計(jì)劃”。屆時(shí)，云遙星座將形成一個(gè)覆蓋全球各個(gè)角落的氣象探測(cè)網(wǎng)，這意味著，人們將比現(xiàn)在更加清楚地了解地球每時(shí)每刻的“身體狀況”以及“心情變化”，比如，天氣預(yù)報(bào)將因此精確到20 分鐘級(jí)，地震預(yù)警可提前至小時(shí)級(jí)。

“云遙星座計(jì)劃”填補(bǔ)大氣探測(cè)的空白

近年來，隨著我國(guó)綜合實(shí)力的快速提升，以及衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)、氣象海洋監(jiān)測(cè)服務(wù)系統(tǒng)、林業(yè)漁業(yè)生產(chǎn)制造系統(tǒng)和武器裝備運(yùn)用保障系統(tǒng)的使用及效能發(fā)揮，更加離不開對(duì)地球大氣、電離層與海洋環(huán)境信息的有效了解和利用。更好地摸清每個(gè)人賴以生存的地球的脾氣秉性，有著極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。“我們希望通過全球組網(wǎng)，填補(bǔ)我國(guó)大氣探測(cè)的空白?！痹七b宇航首席技術(shù)官李興國(guó)說。

我國(guó)幅員遼闊，也是世界上自然災(zāi)害最為嚴(yán)重的國(guó)家之一，干旱、洪澇、臺(tái)風(fēng)、高溫、冷凍、地震等多種自然災(zāi)害頻繁發(fā)生，常常給經(jīng)濟(jì)社會(huì)帶來嚴(yán)重?fù)p失。一直以來，對(duì)大氣和海洋的綜合快速探測(cè)，都是我國(guó)防災(zāi)減災(zāi)工作極為關(guān)注的方向。李興國(guó)說，他們希望能采用小投入、大效益的方式，建立一個(gè)集全球空間氣象數(shù)據(jù)生產(chǎn)及空間氣象數(shù)據(jù)應(yīng)用推廣于一體的綜合服務(wù)平臺(tái)，在這個(gè)被國(guó)外技術(shù)壟斷領(lǐng)域撕開一條口子。

由云遙宇航研發(fā)GNSS 掩星氣象探測(cè)載荷，可以通過多波束相控陣天線接收GNSS 臨邊信號(hào)和多GNSS 信號(hào)同時(shí)照射目標(biāo)形成的前向散射回波信號(hào)，經(jīng)過綜合處理反演得到大氣溫濕壓、電離層電子密度、海面高度、海面風(fēng)場(chǎng)以及有效波高等參數(shù)，滿足實(shí)時(shí)快速獲取高時(shí)空分辨率的大氣和海洋環(huán)境參數(shù)。完成海洋信息獲取、熱帶氣旋及臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)、全球臨近空間數(shù)值天氣預(yù)報(bào)、全球區(qū)域電離層探測(cè)，對(duì)全球氣象預(yù)報(bào)、戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境預(yù)報(bào)具有重要價(jià)值和意義，為民防工程、科研機(jī)構(gòu)、戰(zhàn)時(shí)環(huán)境感知提供數(shù)據(jù)支撐，并帶動(dòng)下游產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

近年來，隨著小衛(wèi)星技術(shù)的快速發(fā)展和應(yīng)用，為氣象業(yè)務(wù)的空基觀測(cè)拓展了新的領(lǐng)域。國(guó)內(nèi)以長(zhǎng)光衛(wèi)星、歐比特、九天衛(wèi)星、天儀研究院等為主的商業(yè)衛(wèi)星公司也逐漸增多，國(guó)內(nèi)衛(wèi)星發(fā)射總數(shù)每年預(yù)期為200 顆左右。通過在衛(wèi)星上加裝GNSS 掩星氣象探測(cè)載荷，可以完成全球電離層、大氣層的綜合探測(cè)。云遙宇航通過完成氣象小衛(wèi)星組網(wǎng)工作，填補(bǔ)了我國(guó)大氣探測(cè)的空白。

大氣全球組網(wǎng)星座“三步走”讓氣象服務(wù)行業(yè)國(guó)產(chǎn)化

云遙宇航從成立之初，就把目標(biāo)瞄準(zhǔn)建成在軌運(yùn)行的大氣全球組網(wǎng)星座，打破國(guó)外技術(shù)壟斷，助力上下游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，形成實(shí)時(shí)全球電離層大氣層探測(cè)系統(tǒng)，服務(wù)于全球的陸?？沾髿庑畔㈩A(yù)報(bào)，提供強(qiáng)實(shí)時(shí)性的陸海空大氣預(yù)報(bào)信息，為氣象服務(wù)行業(yè)的國(guó)產(chǎn)化作出貢獻(xiàn)。

2021年伊始，云遙宇航開始積極推進(jìn)全年的發(fā)射目標(biāo)——上半年計(jì)劃發(fā)射10 顆左右的GNSS 掩星氣象探測(cè)載荷，全年預(yù)計(jì)發(fā)射20 顆左右。云遙宇航為未來的發(fā)展制定了“三步走”戰(zhàn)略。通過與航天科工集團(tuán)八院、中科院軟件所、湖南天儀研究院等公司的合作，盡快完成技術(shù)驗(yàn)證、數(shù)據(jù)驗(yàn)證工作。從今年開始至2022年，云遙宇航計(jì)劃完成前30 顆衛(wèi)星組網(wǎng)工作，讓GNSS掩星氣象探測(cè)載荷順利升空。從2023年開始，云遙星座剩余的50 顆新型探測(cè)載荷也會(huì)陸續(xù)升空。屆時(shí)，云遙宇航可完成陸地、海洋和臨近空間的綜合性探測(cè)，服務(wù)對(duì)象也將由氣象延伸至遙感、海洋、地震等多種行業(yè)領(lǐng)域，增加銷售數(shù)據(jù)的種類以及規(guī)模。

“我們希望通過精準(zhǔn)化氣象服務(wù)助力行業(yè)發(fā)展，打破國(guó)外對(duì)這一領(lǐng)域的壟斷，解決國(guó)家氣象部門全球化數(shù)據(jù)時(shí)空分辨率低、商業(yè)氣象公司數(shù)據(jù)量不足等問題，生產(chǎn)中國(guó)人自己的氣象數(shù)據(jù)。”李興國(guó)說。