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风云气象卫星实现从跟跑、并跑到领跑重大跨越
来源:中国航天报     日期:2019年12月13日    字体:【】【】【

走过70年艰辛创业历程,新中国气象事业从“一穷二白”艰难起步,为经济发展、社会进步、百姓生活、行业生产作出了积极贡献。

1949年12月8日,中国气象局的前身中央军委气象局成立。此后,历经几代人耕耘,我国建成了世界上规模最大、覆盖最全的综合气象观测系统,构建了精细化、无缝隙的气象预报业务体系,中国气象局卫星数据广播系统成为地球观测组织三大全球分发系统之一,中国气象现代化整体水平迈入世界先进行列。

1969年,周恩来总理提出,要赶快改变落后面貌,搞我们自己的气象卫星。历经50载研制攻关,中国风云气象卫星实现从跟跑、并跑到领跑的跨越,为推动我国世界气象中心与气象强国建设作出了重要贡献。

作为我国气象卫星的摇篮,中国航天科技集团有限公司已完成了两代四型高低轨共17颗卫星的研制和发射,现有7颗在轨稳定运行,气象卫星的产出效益比达1∶40。其中,风云二号、风云三号和风云四号A星成为全球业务气象卫星探测系统的重要成员,在覆盖范围和分辨率上相辅相成,成为中国获取全球资料和满足区域灾害性天气及环境监测、气象服务和地球系统科学研究的重要工具。

开创风云纪元

1969年1月下旬,一次强寒潮席卷全国,很多地区下了冻雨,致使全国大范围交通受阻,电力线网和通信线路被沉重的冰凌压断,大片地区停电、通信中断。周恩来总理紧急召集部队、邮电部、气象局的同志讨论应急措施,并作出“搞我们自己的气象卫星”的指示。次年,中央下达了研制气象卫星的任务。

我国从1969年开始接收和利用国外的气象卫星资料,在气象学家陶诗言院士等人的主持下,利用卫星云图从天气学的角度对天气系统进行全面分析。

接下来该怎么发展,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,一种观点认为“造星不如租星,租星不如买星”,另一种观点则是坚持走自主研制、自主创新道路。

1977年11月,国防科委在上海召开气象卫星大总体方案论证会,确定气象卫星工程代号为“七一一”工程,对气象卫星的技术指标进行可行性论证,明确了卫星、火箭发射场等后续任务的分工和进度,并确定了我国第一颗太阳同步轨道气象卫星命名为“风云一号”。

风云卫星的试验应用阶段充满荆棘。1988年长征四号A型运载火箭首飞,风云一号气象卫星“首星”上天,太原卫星发射中心首次承担大型运载火箭发射任务……多个“首次”聚到了一起,任务难度可想而知。工程总师任新民、风云一号总设计师孟执中带领试验队员们在现场排除万难。9月7日凌晨4点,火箭带着无数人的期待一飞冲天。然而,39天后意外发生,卫星姿态发生变化,云图慢慢偏斜。卫星失控了!

在研制第二颗风云卫星时,为确保万无一失,孟执中与研究人员在卫星的关键设备上增加了备份,试验队长期驻守基地,对卫星实行长时间跟踪。尽管无比小心谨慎,但风云一号B星在轨运行160多天后,卫星姿态再次失控。在成功实施一次次营救后,它的寿命还是大打折扣。

风云卫星坎坷波折不断,有人说“干脆就采用国外成熟气象卫星为我们服务好了。”当时已经80岁高龄的任新民四处奔走,上至国务院下至国防科工委各部门,列举各种支持国产化的理由,坚定要求支持国产气象卫星队伍走下去。他坚信,中国人一定能够蹚出一条路来。

长久的坚持终于得到回报。1999年5月10日,风云一号C星成功发射。此后,卫星超期服役5年,是中国第一颗被世界所接纳的气象业务应用卫星。这颗卫星在我国驻南联盟大使馆被轰炸后,给予国人无限信心,被誉为“太阳同步轨道长寿第一星”,揭开了我国长寿命高可靠性卫星运行历史,还是当之无愧的“争气星”。

高低搭配瞰神州

进入21世纪,我国气象卫星事业进入快车道,发展出“高低搭配”的风云卫星系列。在地球赤道上空3.6万公里的静止轨道上,先后有8颗风云二号卫星和1颗风云四号卫星“登高望远”;距离地球表面800多公里的极轨上,先后有4颗风云一号和4颗风云三号“洞察细节”。17颗卫星观风测云,俯瞰神州大地朝晖夕阳、气象万千。

1988年风云一号A星、1997年风云二号A星成功发射,实现了我国太阳同步轨道气象卫星和地球静止气象卫星零的突破。而2004年风云二号C星的成功发射,标志着我国静止气象卫星的质量水平和寿命达到新高度,也标志着我国静止气象卫星实现了从试验应用型向业务服务型的转变。

2008年风云三号A星发射升空,遥感仪器数量扩展到11个,可以进行仪器组合观测,实现全球天气、气候、环境和灾害的综合遥感。

2016年风云四号A星成功发射,充分考虑海洋、农业、林业、水利以及环境、空间科学等领域的需求,每15分钟就能进行一次地球全圆盘观测,每5分钟就能完成一次中国区域观测。

此刻天上运行的7颗高质量风云气象卫星中,风云三号极轨气象卫星可上、下午组网观测,每天获取4次全球观测资料;风云二号和风云四号静止气象卫星定点在赤道上空,可连续不间断对地球表面1/3的固定区域进行分钟级高频次观测。

如今,拥有完全自主知识产权的风云气象卫星成果在众多领域扮演重要角色。在中国自主研发的数值预报产品中,70%的同化资料来自于风云卫星;在海洋、农业、生态环境等近百个领域,上百个国家重点科研项目中,都有着风云气象卫星数据产品的身影。风云系列气象卫星也荣膺2018年第五届中国工业大奖,以表彰其在防灾减灾、应对气候变化、保障生态文明建设方面作出的重要贡献。

“中国风云”步入世界先进气象卫星行列,作为风云系列气象卫星的抓总研制方,航天科技集团八院也把目光瞄向了未来,更先进的下一代极轨气象卫星风云五号已启动论证。

观“一带一路”沿线风云

2018年,国家主席习近平在上海合作组织青岛峰会、中阿合作论坛第八届部长级会议和中非合作论坛北京峰会等场合提出,风云气象卫星和气象遥感卫星技术要为上合组织各方、阿拉伯国家和非洲国家服务。

2018年7月,风云二号H星成功定点于东经79度上空,可最大限度地将服务范围扩展到“一带一路”沿线。截至目前,除中国自身外,中国风云卫星还在为47个“一带一路”沿线国家提供遥感数据和定量产品,一种趋于定制化的卫星遥感服务模式正逐步形成。

今年3月到4月,伊朗罕见暴雨引发严重洪水。中国第一时间为其提供了风云气象卫星遥感监测分析产品。

据国际灾害数据库的统计,“一带一路”沿线灾害损失是全球平均值的两倍以上,且以气象灾害居多。这些地方多山地、高原、沙漠、海洋等无人区,气象观测盲点多。运行于高空的气象卫星可对大气进行全天候、立体化观测,有效弥补地面观测短板。

2018年4月,风云气象卫星国际用户防灾减灾应急保障机制(FY_ESM)发布。这意味着,一旦遭受台风、暴雨、强对流、森林草原火灾、沙尘暴等灾害,相关国家可第一时间获得风云卫星高频次云图及相关定量产品,为其防灾减灾救灾提供科技支撑。包括伊朗、阿尔及利亚、蒙古在内的10余个“一带一路”沿线国家已正式成为FY_ESM用户。在去年超强台风“山竹”和“玉兔”影响期间,FY_ESM为越南、菲律宾等国开启加密观测。两国来函对中国政府表示感谢。

中国气象局局长刘雅鸣表示,风云气象卫星服务水平受到“一带一路”沿线国家赞赏,我国下一步将依托风云气象卫星大力发展全球气象业务,探索利用大数据等新技术,向公众提供全球任意地点、任意时间、更加智能化、更具针对性的智慧气象服务。

今年以来,风云气象卫星对东亚及东南亚林火、中东暴雨、澳大利亚高温热浪、北美罕见寒潮等全球多种气象灾害开展持续监测。作为全球综合地球观测系统的重要成员,风云气象卫星早已被世界气象组织纳入全球业务应用气象卫星序列,是空间与重大灾害国际宪章机制的值班卫星,为90多个国家和地区、国内2600多家用户提供卫星资料和产品,持续为全球经济社会发展和防灾减灾作出贡献。

“一年四季不放松,每个天气过程不放过。”在建设世界气象强国、推动我国建设成为航天强国的征程上,航天科技集团还将推动风云卫星实现新跨越,以构建人类命运共同体的担当,为气象全球监测、全球预报、全球服务贡献中国智慧和力量。(胡蓝月)

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