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国际新一代气象卫星“新”在何处?
来源:中国航天报     日期:2016/12/02    字体:【】【】【

随着近些年厄尔尼诺现象的加剧,使得局部极端天气愈加频繁地发生,人们对更高精确度和实时性更强的新一代气象卫星提出了需求,因此世界各国都在该领域相继发力。

11 月2 日,日本成功发射了向日葵9 号气象卫星,而仅仅18 天后,美国GOES-R 气象卫星也发射升空。两者作为当今世界上最新一代的地球同步轨道气象卫星,通过对它们的分析,可以管窥新一代气象卫星的设计思路和发展方向。

首先说说GOES-R,虽然它是美国新一代静止环境观测卫星中的首星,却已经是GOES 系列气象卫星的第16 颗。GOES-R 采用洛克希德·马丁公司的A2100 成熟平台,重约5.2吨,设计寿命15 年。

这颗卫星上装有多通道扫描成像辐射计、闪电成像仪、太阳紫外成像仪、磁强计等多种仪器,在气象卫星领域称得上是“十八般武艺样样精通”。其主载荷更是拥有多达16 个地球观测通道,可见光分辨率达0.5 公里,红外分辨率2 公里,全圆盘成像时间仅需5分钟。

特别值得一提的是,GOES 系列卫星首次提出的图像定位配准技术,使卫星指向预期目标的定位精度达到1公里的级别。打比方来说,GOES-R卫星的成像能力就像从黑白电视机瞬间升级为超高清电视机,而且不仅看得更清,还看得更精准。

由于美国一直备受飓风、龙卷风等极端天气的侵袭,美国气象学家曾通过已有的2 颗GOES 气象卫星来测试GOES-R 卫星的全新预报能力。

GOES-R 卫星最大优点在于能够每隔30 秒钟拍摄一张图像,远快于当前GOES 气象卫星几分钟的拍摄间隔。这种快速的拍摄功能使得该气象卫星能够追踪雷暴、飓风、龙卷风以及其他极端天气的实时发展变化,还能让气象学家能够跟踪扩散的野火烟雾或火山灰。

与当前的GOES 卫星相比,新一代GOES 卫星能够以更清晰的焦距以及更广泛的波长进行拍照,这能让天气预报人员可以更好地识别强烈大气混合现象的开端——这往往是暴风雨的前兆;能随着野火的发展对火灾进行跟踪,从而在火灾蔓延前及时跟踪和扑灭。此外,该星还可跟踪机场周围的大雾情况,从而帮助机场更安全高效地安排飞机的起降。

相较于“ 高大全”的GOES-R 卫星,日本的向日葵9 卫星的功能要单一得多。虽然该卫星大量吸纳了美国技术,但与GOES-R 卫星仍有差距。

由于携带载荷比较单一,向日葵9卫星重量仅为3.5 吨,使用三菱的DS2000 平台,设计寿命同样为15 年。主载荷同样拥有16 个观测通道,采用3个可见光通道可以拍摄地球全色照,而非伪彩,这曾是该卫星发射升空时的噱头之一。

值得一提的是,该卫星的主载荷与GOES-R 卫星一样,是美国同一家公司的产品。曾有说法称,由于美国人对新技术不放心,于是将该载荷的升级版先放到日本卫星上,由其充当“小白鼠”。

此外,向日葵9 卫星的特色在于它的互联网数据分发系统。简而言之,该卫星无需携带用于数据分发的设备,卫星获得的所有图像通过互联网云服务分发给国家气象和水务局。另外,这颗卫星还提供广播服务,即把基本的图像数据通过通信卫星公开分发。

打造全新的气象监测体系自然是耗资甚巨,仅GOES-R 系列卫星计划耗资就接近110 亿美元。但有鉴于近些年极端气候造成的巨大影响,尤其是10 月的飓风“ 马修”席卷佛罗里达州,更是戏剧性地导致飓风观测能力最强的GOES-R 发射推迟,这些投入或许都是值得的。

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