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中国气象卫星叱咤“风云”

2018-06-12 11:19:37|来源:经济日报|编辑:于苏燕 |责编:韩东林

第八研究院812所建成的KM5B空间环境模拟试验系统。郭静原 摄

风云二号团队质量检验人员在现场防控风险。郭静原 摄

  40多年来,风云系列气象卫星坚持自主创新,努力实现核心技术和器件的自主可控,已经达到国外同类卫星的先进水平。截至目前,我国已成功发射17颗风云气象卫星,8颗卫星在轨运行,广泛应用于生态文明建设、防灾减灾、应对气候变化等重要领域,实现了气象卫星事业从无到有、从小到大、从弱到强的跨越

  6月5日,“风云二号”家族最后一星——风云二号H星成功发射,代表着我国第一代地球静止轨道气象卫星发射任务圆满收官。该星对确保我国静止轨道气象卫星业务的连续稳定和向第二代静止轨道气象卫星风云四号平稳过渡具有重要意义。

  时光回溯到1977年11月,风云一号卫星开展研制工作,拉开了风云系列气象卫星发展的帷幕。从极轨气象卫星风云一号到风云三号,静止气象卫星风云二号到风云四号,风云卫星已走过40多年曲折探索路,取得了令人瞩目的成就。截至目前,已成功发射17颗风云气象卫星,8颗卫星在轨运行,实现了我国气象卫星事业从无到有、从小到大、从弱到强的跨越。

  起步:卫星研制一波三折

  20世纪70年代初,中国卫星气象事业才刚刚启动。可究竟是“自己造卫星”还是“花钱买卫星”,国内有两种截然不同的声音。

  一种观点是坚持走自力更生、自主研制的道路,另一种观点则是坚持“造星不如租星,租星不如买星”。时任中国气象局局长的邹竞蒙力排众议,极力倡导自主研制。正是基于此,中国航天科技集团有限公司所属上海航天技术研究院(又称第八研究院)争取到了风云系列气象卫星研制项目,但这条研制之路却历尽艰难曲折。

  1977年11月,在气象卫星工程第一次大总体方案论证会上,确定了气象卫星工程代号为“七一一”,并将我国第一代极轨气象卫星命名为风云一号,正式开启风云纪元。

  “上世纪八九十年代,八院只有两个在研的卫星型号,风云一号和风云二号。一间不到8平方米的红砖厂房,刚够放这两颗卫星。”八院812所风云二号H星指挥汤红涛告诉经济日报记者,和现在的“机场式安检”、智能化厂房不同,那时卫星厂房内铺的是被磨平的水泥地,没有通风系统,没有防静电措施,人员出入靠手写登记……由于缺乏造卫星的经验,设备工装跟不上卫星研制的需要,费时费力,效果也无法保证。

  万事开头难,风云卫星遇到的挫折还不止简陋的造星环境。1988年9月7日,在太原卫星发射中心,我国第一颗风云系列气象卫星风云一号A星在长征四号甲火箭的托举下一飞冲天。然而,在国家卫星气象中心的云图接收与处理工作室里,大家失望地看到:卫星姿态发生了故障,云图正慢慢变得偏斜,最后只留下地球的一道弧线。风云一号A星升空仅39天,便结束了短暂的“生命”。

  紧随其后的风云一号B星同样留下了遗憾。由于经验不足,卫星的计算机电路芯片受空间高能粒子轰击,产生单粒子翻转问题,引起计算机工作失常。我国航天人为此开展了一场长达75天的卫星地面营救行动,这在世界航天史上都属罕见。

  虽然这颗卫星最终只正常运行了285天,没能达到设计寿命要求。但由此而积累的卫星抢救技术,获得原航空航天工业部一等奖、国家重大科技成果二等奖。之后,相关技术汇编成册,为我国后续卫星可靠性设计和排故提供了宝贵的借鉴和参考。

  转折:八星在天扬眉吐气

  “科学创新过程中的曲折是必然的,但是遇到曲折后,该怎样对待曲折的态度是最重要的。要下决心克服曲折,总结经验,不断前进。”风云二号工程总设计师、年近九旬的中科院院士孙家栋在接受记者采访时表示,我国气象卫星事业得以飞速发展,靠的就是在起步时坚持自主创新,努力实现核心技术和器件的自主可控。

  1999年5月10日,风云一号C星成功发射,在轨稳定运行达7年之久,超期服役5年。该星实现了我国气象卫星研制历史上由屡遭挫折到圆满成功的完美转身,揭开了我国长寿命、高可靠性卫星运行历史,突破了三轴稳定姿态控制技术等多项关键技术,翻开了我国气象卫星事业的新篇章。

  风云团队再接再厉,继续钻研其他系列卫星的研发和应用。2004年,我国静止轨道气象卫星风云二号传来喜讯——风云二号C星成功定点,成为当时国内应用最为广泛的业务卫星,世界气象组织将其列为全球气象卫星观测网络的重要业务卫星之一。

  成果来之不易。“风云二号的研发可以说一直都伴随着解决问题进行的。”中国气象局国家卫星气象中心主任杨军向记者举例,比如在研制第一颗卫星时就碰上的消旋失锁问题,天线在卫星旋转时容易受到干扰,造成短时间遮挡信号中断、信号强度衰减。研发团队只有一个个排除干扰因素,为卫星运行创造良好的空间环境。

  如今,风云卫星共有8星在天,点亮了广袤无垠的太空。5颗静止轨道气象卫星在轨运行使用,形成了“多星在轨、互为备份、统筹运行、适时加密”的业务格局;3颗极轨气象卫星在轨运行使用,形成上、下午星组网观测,可对全球和区域范围内的极端天气、气候和环境事件开展及时高效观测。

  “风云气象卫星已广泛应用于生态文明建设、防灾减灾、应对气候变化等重要领域。它既能为数值天气预报模式输送观测数据,又能为全球气候变化研究提供科学依据,还能在第一时间监测各种自然灾害。”杨军表示,气象卫星资料和产品在台风、暴雨、大雾、沙尘暴等监测预警中发挥了重要作用,成为预报员监测重要天气必不可少的手段,为各级政府防灾减灾提供更加准确的决策信息。

  合作:数据共享服务全球

  2017年9月25日至28日期间,用户在微信启动时可以欣赏到风云四号卫星的成像图。这颗于2016年12月发射的我国新一代静止轨道气象卫星——风云四号A星整星研制达到国际先进水平,实现了我国静止轨道气象卫星从“并跑”向“领跑”的跨越,并开创了首颗试验卫星直接投入业务运行的先河。今年5月1日,风云四号A星正式投入业务运行,中国以及亚太地区用户可接收包括大气、云、沙尘、降水、辐射、闪电等23种数据产品。

  “气象卫星发展过程中拥有的极好条件就是,它在世界范围内的交流非常广泛,我们不能固步自封,在积极向他国学习、吸取人家的经验教训的同时,也要把我们好的东西对外开放,为他国提供服务。”孙家栋说。

  当前,风云系列气象卫星已经达到了国外同类卫星的先进水平,大大缩小了与发达国家在气象卫星等高技术领域的差距,被世界气象组织列入国际气象业务卫星序列,成为全球综合地球观测系统的重要成员,同时也是国际灾害宪章机制的值班卫星,为全球80多个国家和地区、国内2500多家用户提供卫星资料和产品,确定了我国地球观测领域的国际地位,增强了在相关国际活动中的话语权。

  国防科工局、国家航天局系统工程司副司长赵坚表示,风云二号H星成功发射后,我国将对“一带一路”沿线国家和亚太空间合作组织成员国免费分发风云气象卫星数据和产品,将我国赠予亚太空间合作组织成员国的卫星云图接收站进行免费升级并提供风云卫星气象应用技术培训,满足该地区对静止轨道气象卫星数据获取及应用的急需。

  “我国风云系列气象卫星、美日气象卫星与欧洲气象卫星已形成三足鼎立的局面,目前东半球的气象预报主要靠我国的气象卫星提供相关资料。随着我国卫星气象应用的深入开展,势必成为军民融合的典范。”赵坚说。(郭静原)

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