科技日報(bào)記者 付毅飛

4月16日9時(shí)36分，長征四號乙遙五十一運(yùn)載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點(diǎn)火升空，成功將我國首顆降水測量專用衛(wèi)星——風(fēng)云三號G星送入預(yù)定軌道，發(fā)射任務(wù)取得圓滿成功。

(資料圖片僅供參考)

風(fēng)云三號G星是我國第二代低軌氣象衛(wèi)星風(fēng)云三號系列的第7顆衛(wèi)星。記者從中國航天科技集團(tuán)八院了解到，該衛(wèi)星在國際上首次采用雙頻主動(dòng)降水測量雷達(dá)與被動(dòng)微波、光學(xué)遙感相結(jié)合的綜合探測，將實(shí)現(xiàn)降水測量從“被動(dòng)看”到“主動(dòng)探”的跨越，填補(bǔ)國內(nèi)降水三維立體層析探測數(shù)據(jù)空白，整體功能性能達(dá)到國際先進(jìn)水平。

這顆衛(wèi)星到底都有哪些“獨(dú)門絕技”？

讓“毛毛雨”無處遁形

降水是全球水循環(huán)中的重要過程，降水量多少和降水在時(shí)間與空間分布的變化會(huì)極大地影響人們生活。我國處于北太平洋西部臺風(fēng)活動(dòng)帶上，近年來，臺風(fēng)暴雨內(nèi)澇成為我國部分城市面臨的重要災(zāi)害之一，人民生活受到很大影響。

獲取降水資料，傳統(tǒng)上主要通過雨量計(jì)、地基雷達(dá)等手段，但由于地面設(shè)備配置數(shù)量有限且分布不均，難以獲取大范圍高空間分辨率的地面降水信息。風(fēng)云三號G星搭載了我國首套“空中雨量計(jì)”——星載Ku、Ka雙頻降水測量雷達(dá)，將雷達(dá)觀測分辨率高和衛(wèi)星觀測范圍廣的優(yōu)勢結(jié)合起來，可通過向大氣發(fā)射無線電磁波信號，接收大氣中不同高度層的降水粒子反射信號，獲取垂直方向不同高度層的降水結(jié)構(gòu)信息，實(shí)現(xiàn)垂直方向降水的探測。

同時(shí)，該衛(wèi)星還能利用雷達(dá)跨軌方向的掃描能力，實(shí)現(xiàn)對水平方向的降水探測，從而具備自上而下獲取三維結(jié)構(gòu)信息的能力，如同對大氣降水進(jìn)行“CT”掃描。

此外，兩個(gè)頻段雷達(dá)同步工作，可利用不同高度層降水粒子對雷達(dá)輻射微波信號反射率不同的特性，區(qū)分雨和雪，并對降水進(jìn)行精確估計(jì)。Ku頻段有利于探測強(qiáng)降水，Ka頻段有利于探測弱降水，兩者結(jié)合形成的雙頻探測,可以擴(kuò)大降水探測能力，提高降水反演精度，精準(zhǔn)感知407公里高度內(nèi)地球大氣0.2毫米/小時(shí)如毛毛雨般的降水強(qiáng)度變化。相比國外同類儀器，其在相同靈敏度下的距離分辨率提高了1倍。

對臺風(fēng)暴雨“精確把脈”

除了主動(dòng)降水測量雷達(dá)，風(fēng)云三號G星還搭載了一臺全新升級換代的設(shè)備——微波成像儀。

作為國內(nèi)首次配置的降水型多通道、高靈敏、高精度的輻射計(jì)，微波成像儀將在國內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)9頻點(diǎn)26通道一體化探測。它可以接收地球大氣10至183GHz微波輻射能量，像一只高靈敏、高精度的千里眼，獲取臺風(fēng)內(nèi)部溫濕結(jié)構(gòu)、臺風(fēng)強(qiáng)度、臺風(fēng)影響區(qū)雨強(qiáng)等關(guān)鍵信息，預(yù)測臺風(fēng)未來發(fā)展情況，對臺風(fēng)暴雨“精確把脈”。

此外，衛(wèi)星搭載的光學(xué)遙感載荷——中分辨率光譜成像儀將實(shí)現(xiàn)可見光/紅外云圖、云頂溫度、云頂高度、有效粒子半徑和云形態(tài)學(xué)方面的要素探測，進(jìn)而輔助判斷降水云的存在，完善微波測量的反演結(jié)果。

主動(dòng)降水測量雷達(dá)與被動(dòng)微波、光學(xué)遙感相輔相成，將實(shí)現(xiàn)降水要素的多體制聯(lián)合協(xié)同探測。這樣的強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，將使風(fēng)云三號G星成為降水測量界的“頂配”。

靈動(dòng)跳出“太空芭蕾”

風(fēng)云三號G星運(yùn)行在低軌低傾角的非太陽同步軌道，太陽會(huì)定期出現(xiàn)在軌道面的左右兩側(cè)，光照條件的不斷變化使得衛(wèi)星外部熱環(huán)境變化復(fù)雜。要保證外部熱環(huán)境和單機(jī)工作環(huán)境穩(wěn)定，衛(wèi)星需要保持始終以同一側(cè)面面向太陽。

為此，姿軌控系統(tǒng)設(shè)計(jì)了自主偏航姿態(tài)機(jī)動(dòng)模式，當(dāng)太陽光從軌道面的一側(cè)運(yùn)動(dòng)到另一側(cè)時(shí)，衛(wèi)星將自動(dòng)完成180度轉(zhuǎn)身，靈動(dòng)地跳出“太空芭蕾”。

另外，風(fēng)云三號G星的運(yùn)行軌道距離地面約407公里，大氣密度較高，在太陽活動(dòng)高年，衛(wèi)星1天的軌道高度衰減可達(dá)600多米。而根據(jù)任務(wù)要求，衛(wèi)星軌道高度要控制在100米的偏差以內(nèi)。研制團(tuán)隊(duì)凝聚集體智慧，實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星軌道高度維持、偏心率與軌道相位協(xié)同自主控制，使得衛(wèi)星能一直以固定高度經(jīng)過同緯度地區(qū)上空，保障其業(yè)務(wù)應(yīng)用效能。

在后續(xù)的業(yè)務(wù)運(yùn)行中，風(fēng)云三號G星將發(fā)揮“獨(dú)門絕技”，與在軌運(yùn)行的風(fēng)云三號C星、D星和E星進(jìn)行組網(wǎng)觀測，形成完整的低軌氣象衛(wèi)星業(yè)務(wù)綜合觀測能力，使我國成為全球唯一同時(shí)運(yùn)行“上午、下午、晨昏、傾斜”4條近地軌道氣象衛(wèi)星的國家。屆時(shí)我國全球數(shù)值天氣預(yù)報(bào)精度將提高3%左右，預(yù)報(bào)時(shí)效將延長24小時(shí)左右，氣象災(zāi)害監(jiān)測時(shí)效可提高近一倍。

（中國航天科技集團(tuán)八院供圖）

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