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[深度新闻]风云四号气象卫星今凌晨成功发射

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一个顶俩可抓闪电 沪研“风云四号”气象卫星今凌晨成功发射



来源:新民晚报      记者:裘颖琼     编辑:徐轶汝     2016-12-10 17:25
【新民晚报·新民网】太空中的“风云”气象卫星再添“家族成员”。2016年12月11日零时11分,伴随着长征三号乙运载火箭的腾空而起,我国新一代静止气象卫星首发星“风云四号”在西昌卫星发射中心成功升空,奔向36000公里远处的太空“新家”。说起“风云四号”,它的头衔可了不得,世界上首个“一个顶俩”、可抓闪电的高轨气象卫星说的就是它!
提供34种气象数据
整体性能达到世界一流水平
‘风云四号’卫星发射后,还将经过5次变轨,于12月19日左右抵达定点于赤道上方36000公里的地球同步轨道上。届时,首张可见光云图就可以传回。再过一个月,红外云图也可获取。”中国航天科技集团上海航天技术研究院、风云四号卫星总指挥陈文强介绍,“风云四号”卫星正式投入业务运行后,将提供包括云、辐射、温湿度、大气、导风、闪电等34种数据产品,可为我国及周边地区的短时气象预报、台风监测、环境及污染监测、自然灾害监测、森林防火、粮食亩产等提供服务,产品的种类、数量以及定量化指标均较之前的卫星产品有显著提升。
作为世界气象组织的主要成员,“风云四号”卫星的云图产品等数据资料,也可以通过星上设备转发给周边国家和地区,提供气象预报服务。
“‘风云四号’由中国航天科技集团上海航天技术研究院抓总研制,在技术上实现从跟跑并跑向并跑领跑的重大跨越。”上海航天技术研究院科研三部部长路同山介绍,“风云四号”整体性能达到欧美最新一代静止气象卫星的水平,与今年11月19日发射的美国GOES-R卫星和欧洲正在研制的MTG卫星相比毫不逊色,部分技术甚至领先美、欧。
图说:发射前,科研人员对“风云四号”卫星进行检测。图片由中国航天科技集团上海航天技术研究院提供

搭载四样强大“宝贝”
一秒钟可拍摄500张闪电图
作为我国第二代静止气象卫星,“风云四号”采用了全新的载荷配置,搭载了四个强大的科技装备——
多通道扫描成像辐射计。成像通道从“风云二号”的5个增加到了14个,覆盖3个可见光和11个短波红外、中波红外和长波红外等波段,与美国刚刚发射的GOSE-R的16通道相当。同时,星上辐射定标精度达到1K、灵敏度0.1K,也就是说,卫星在测量地面温度时误差小于1℃,只要发生0.1℃的变化都能感知出来。时间分辨率地球全圆盘为15分钟,区域观测能力3~5分钟,比现有的卫星提高了3倍,大幅提升了对台风、雷暴、强对流天气等重大和突发性灾害气候的观测能力。
最新研制的红外干涉式大气垂直探测仪。获取大气的温度、湿度的垂直结构观测数据。探测仪的探测通道达1700个,可在垂直方向上对大气结构实现高精度定量探测。有了这个“宝贝”,“风云四号”和其他在轨运行的家族成员相比,不仅实现了从黑白电视机向彩色电视机的跨越,还从以往只能对大气环境作X光进化为作CT扫描,进行切片观察,大大提高了气象观测的能力。
我国自主研制的闪电成像仪。一秒钟可以拍摄500张闪电图,探测区域范围内的闪电频次和强度,实现对强对流天气的监测与跟踪,提供闪电灾害预警,这也是国内首次应用。
空间环境监测仪器包。包括高能粒子探测器、三轴磁通门磁强计、卫星辐照计量仪与充电电位测量仪,可开展磁场探测、粒子的方向探测、充电电位和辐照剂量监测等多种空间环境试验。
图说:“风云四号”上的载荷配置示意图。图片由中国航天科技集团上海航天技术研究院提供

创下多个“首次”
世界上首个“一个顶俩”的高轨气象卫星
说起“风云四号”卫星,它可威风了,创下了不少的“国内首次”、“国际领先”——
我国首颗高轨三轴稳定定量遥感卫星。与“风云二号”类似陀螺旋转的自旋稳定方式不同,“风云四号”采用了三轴稳定方式,可以轻松实现在高空对地球的24小时凝视,对地观测时间利用率接近80%,将为稳定的气象业务观测提供有效支撑,总体水平达到国际先进。
图说:在试验场等候发射任务的“风云四号”卫星。图片由中国航天科技集团上海航天技术研究院提供

国际上首次在单星上同时搭载了多通道扫描成像辐射计和干涉式大气垂直探测仪的高轨气象卫星。由于技术、经费等方面的因素,美、欧把成像辐射计和干涉式垂直大气探测仪,分别装在两颗卫星上实现成像观测和垂直探测,以避免两台大型光学仪器运动部件带来的动力学干扰等技术问题,影响图像观测目标的定位以及图像中每个像素的配准。
“风云四号”则解决了在多种动力学干扰环境下卫星的高姿态稳定和高指向精度、图像的定位和配准、卫星平台微振动测量和抑制等核心关键技术,成功在同一卫星平台上装载了这两种载荷。这就意味着,“风云四号”实际上是用一颗卫星干了其他国家两颗卫星的活儿,效率高不说,更是大大节约了研制成本。
T型太阳翼首次亮相太空。传统卫星的太阳翼都是双翼构型,分布在卫星的两侧,就像两只展开的翅膀。由于“风云四号”安装布局限制,只能在一侧布置太阳电池翼。为此,设计师们首次给卫星的太阳电池翼设计了“T”构型,大大缩短了太阳翼质心和卫星的距离,一旦太阳翼发生晃动或者抖动,对卫星的干扰也是非常小的。
图说:“风云四号”卫星整装待发。图片由中国航天科技集团上海航天技术研究院提供

逐步接替“风云二号”业务
后续业务星研制进行中
气象卫星与其他卫星不同,要求提供连续稳定的业务运行数据,也就是一天24小时、全年无休地当班,每天都要报出晴雨、温度、风力等数据,这就要求卫星具有极高的可靠性与时效性。目前,我们所看到中央电视台天气预报的卫星云图,基本上来自在轨运行的“风云二号”E、F、G三颗星。而刚刚发射的“风云四号”设计寿命7年,正式投入业务运行后将逐步接替“风云二号”,提供更加及时和高精度的观测数据,进一步提高天气预报的准确率。
如果哪天卫星不能提供云图,造成的影响是不可估量的。因此,气象卫星上天前,科研人员在地面都会进行大量的试验,来确保万无一失。不过,由于太空复杂的环境,也总难免会出错。当年,“风云二号”卫星曾发生丢失云图,“风云三号”C星在轨发生故障,导致一段时间收不到云图,立马受到国内外广泛关注。对此,“风云四号”做好了全面详尽的预案。路同山告诉记者,如果在轨出现异常,可以通过地面操控进行处理。同时,“风云二号”多颗卫星仍在轨业务运行,“风云四号”的后续业务星研制也在进行之中。
图说:我国新一代静止气象卫星首发星“风云四号”在西昌卫星发射中心成功升空,奔向36000公里远处的太空“新家”。顾元翔摄

我国是世界气象组织的重要成员,风云系列卫星也是全球对地观测业务卫星序列的重要成员,除了大家每天收到的天气预报,还要为世界其他国家提供气象数据,目前全球有90多个国家和地区使用风云卫星数据,风云卫星受到国内外广泛关注。
资料显示,“十二五”期间,我国24小时晴雨预报准确率较“十一五”提高了2个百分点,温度预报准确率提高了13个百分点,气象卫星透出产出效益比高达1:40。风云四号的发射成功和在轨应用,将进一步提升我国和世界气象卫星观测能力,为国民经济发挥更大的作用。


伴随着长征三号乙运载火箭的腾空而起,我国新一代静止气象卫星首发星“风云四号”在西昌卫星发射中心成功升空。新华社图片 陈建力摄

新民晚报记者 裘颖琼
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祝贺风云四号发射成功。
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发布于:2017-02-25 12:35
风云四号A星多通道扫描成像辐射计第一幅彩色合成图像
来源:国家卫星气象中心    

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图片:W020170224583702214640.jpg

FY-4A卫星多通道扫描成像辐射计2017年2月20日13:50(北京时)第一幅多通道彩色合成图像。图像有效的监测到我国及周边地区重要天气系统,云系结构和地物特征层次丰富、纹理清晰。西伯利亚积雪、青藏高原湖泊、黄海细胞状云系、孟加拉国灰霾、赤道附近热带对流、南印度洋冷空气云系均清楚可见。从图中看出,近期我国大范围雨雪天气主要受两个系统影响:一个是由日本海至西南地区东部的锋面云带,其尾部云系与西南暖湿气流结合,20日造成我国中东部地区的大范围雨雪天气;在新疆还有一股冷空气正在向东南方移动,这股冷空气的注入使雨雪天气在21日进一步加强。
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发布于:2017-02-25 13:22
官方太小家子气了,没有发布高清图
看看人家NOAA的GEOS16,以及JMA的H8/H9



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还是输在了数据服务上······
亡者毁一生,狗熊穷三代。天天打单机,必成高富帅!
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发布于:2017-02-27 14:27
    太空中,刚从太阳的炙烤中钻入地影,去年年底发射上天的风云四号静止轨道气象卫星上,两台完成代际技术跨越的仪器———新一代扫描成像辐射计、干涉式大气垂直探测仪,经受住了太空中巨大温差变化的残酷考验,源源不断地下传遥感数据。
    地面上,他们的研制者———中国科学院上海技术物理研究所风四载荷团队的科学家们,长长松了口气。15年的坚持与付出。首席科学家华建文说,这辈子能够啃下这块让美国、欧洲都知难而退的硬骨头,值了!
    离地面3.6万公里的地球静止轨道上,这对崭新的“中华慧眼”正传回大量“中国数据”。其中部分数据是国际气象界迫切期望使用的,除了中国的风云四号气象卫星,目前没有任何一颗在轨卫星能够提供。
    当别人放弃时,我们坚持
    “没有辐射计,就不是风四;没有探测仪,就不是中国的风四。”上海技物所副所长、探测仪主任设计师丁雷这句话所指的,是十几年前,中科院院士匡定波力排众议,支持研制干涉式大气垂直探测仪的魄力。
    1997年风云二号卫星刚上天,下一代风云卫星就已开始规划。匡定波提出,应该发展干涉式大气垂直探测仪。这种利用傅立叶变换原理的探测仪,可以为大气做“超级CT”———把大气从地面开始“切片”,将100公里大气切成上千层,测出每一层的温度、湿度等数值,为灾害性天气监视和大气化学成分探测服务。
    “比如青藏高原的冷空气下沉,并流向东部,抬升那里的热空气。这个变化过程原来主要是理论推测,没有实际观测到过。”丁雷说,而探测仪获得的数据可能让人类首次真切“看”到这个过程。
    这是遥感领域红外光谱技术的一场革命。早先,美国、欧洲都在朝这个方向努力,但到2006年,由于技术难度过大、所需经费太多,美国放弃了,欧洲也大幅调整了计划。
    中国要不要继续?
    2001年回国来到技物所的华建文,在2005年底已带领团队调出了红外干涉信号,原理样机初步成功。匡定波说:“尽管这块骨头很难啃,但只要把仪器送上天,就是迈出成功的第一步。”
    国际同行公认,探测仪“切片数”达到1000,是衡量探测质量的分水岭。“我们非但要做,而且把目标定在了1500层,这几乎是一个梦想数值。”丁雷说,既然要啃硬骨头,就挑最难的尝试。
    如今,当中国的探测仪开始提供全球独家的数据时,美国的研发队伍尚未重新聚集,欧洲的仪器还要等到2022年才能发射升空。
    “当别人放弃时,我们坚持;做成功了,就领先世界。”华建文说,过去中国向国外卫星要数据,现在是国际气象界迫切需要中国的卫星数据了。
    为一颗星做一辈子,我愿意
    光谱通道从5个拓展到14个;可见光空间分辨率从1.25千米提高到500米;地球全圆盘成像时间从30分钟提高到15分钟,未来还可继续提高到5分钟以内……随风云四号上天的扫描辐射计,与风云二号上的仪器相比,实现了技术的代际跨越。
    成像辐射计的扫描机构瞄准拍摄点的精度有多高?主任设计师王淦泉说,相隔一个足球场的距离,在一边放上成排的1万枚针孔仅0.04平方毫米的细针,在另一边用扫描机构的镜子反射激光穿过小孔,可以准确穿过9997个。
    为了精确评价扫描镜的这个精度指标,王淦泉整整想了12年。无法检测校准,又怎知仪器是否达标?2014年的一天,他偶然看到资料,有一种设备可以达到在千分之一秒内测出0.1角秒的误差。可国内只有一两家单位可能具备这种技术,但精度能否满足扫描镜的测试需求,却是未知。
    他花了一年多时间,往返于北京、西安等地,不断与相关科研人员沟通,促成对设备的改进,终于做出了可以检测扫描镜动态精度检测的仪器。
    面对这么多从未挑战过的技术难关,漫长的研发周期考验着科研人员的定性。一般卫星的研发周期是4-6年,但具备高精度定量应用特征的气象卫星的研发周期却长达十几年。一代气象卫星往往要先后发射好几颗,从第一颗到最后一颗上天,又有好几年,再加上在轨运行的维护任务———这辈子真的就只够做这一批星了。
    项目推进困难重重,团队里的年轻人来了又走了,却仍有不少人一直坚持着。探测仪团队的“元老”之一王占虎动过离开的念头,甚至还去应聘新工作,可想到做梦都想调出的第一束红外干涉信号,最后一刻还是留了下来。“去年探测仪随风四升空,从此感觉天空中多了一个亲戚。”他说,“为一颗星做一辈子,我愿意。”
    卫星载荷带民企一起“上天”
    航天器能做多好,取决于一个国家的工业基础。即使科学家能够设计出最新的载荷,如果关键器件没有厂家能够加工,仍旧是画饼。
    项目开始之初,研发团队就饱尝此中艰辛。根据设计要求,载荷中需要一些激光器、分光计,当时国内找不到这些器件,他们发出100多封邮件,全球寻找这些产品。可是,当外方了解到具体参数后,就回绝了技术合作的要求,或者以没有“销售许可证”为由,不愿卖产品。
    自己设计,自己研制,他们开始在国内寻找合作企业。有一种名叫铝基碳化硅的材料,跟铝一样轻,热胀冷缩形变又小,导热性能还特别好,但比铝硬3倍,非常适合做风云四号这种热环境复杂、轻量化程度要求高的卫星载荷的结构件。可由于加工困难,一直没用上。
    2009年,国内终于有企业能够加工这种材料。他们马上找到这家企业,和它一起改进技术,最终研制出了国内首套铝基碳化硅扫描机构框架,并成功应用在两台载荷中。现在,这个行业已面对国内广泛的应用。
    感应同步器中的码盘是关键部件,扫描仪和探测仪能够实现高精度“指哪打哪”,它起着举足轻重的作用。达到航天要求的产品,国际上也只有一两家能做,一听说产品精度这么高,他们都一口回绝。
    最后,科研人员辗转在常熟找到了一家民营企业。这家厂的主人,退休前是昆明机械厂的总工程师,曾参与过国家组织的相关产品的研发。不过,这家民企研制航天高可靠产品的经验不足。研制人员几乎手把手帮着解决可靠性问题,最终研制出了满足航天要求的国内最高精度的感应同步器。
    碳纤维编织材料、特种检测设备、长寿命高性能润滑脂……15年,风四团队通过项目,带动了多家民营企业技术升级。“尽管民企没有航天产品的管理体系,质量跟踪非常累。”华建文说,“但看到自己的技术和业务引导,让这些行业得到改变,这种成就与满足感,不亚于卫星上天。”

转自文汇报
那是最美好的时代,那是最糟糕的时代;那是智慧的年头,那是愚昧的年头;那是信仰的时期,那是怀疑的时期;那是光明的季节,那是黑暗的季节;那是希望的春天,那是失望的冬天;我们拥有一切,我们一无所有; 我们全都在直奔天堂,我们全都在直奔相反的方向------简而言之,那时跟现在非常相象,某些最喧嚣的权威坚持要用形容词的最高级来形容它。说它好,是最高级的;说它不好,也是最高级的。 广告贴: http://bbs.typhoon.gov.cn/read.php?tid=73794&fid=65
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官方有14000*14000的,国家气象卫星中心里可以下载
muifa,愿你在天堂永远快乐!
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