“气象赛场”拼搏50多年 中国风云卫星有哪些“摘金”技能？

    风云三号E星研制场景，资料图中国航天科技集团八院 供图

北京冬奥会上，多颗中国风云卫星从太空“眺望”地球，监测地表温度、风云变化，助力气象保障。

在太空这片“竞技场”，奋斗了50多年的中国“风云卫星家族”也不是没有故事的选手。这些年，不管是在极轨还是在静止轨道，“风云卫星家族”都开拓出一片新天地。

每4小时“扫”一次地球 全球首个覆盖“三轨”的国家

中国“风云卫星家族”之所以是个“摘金”选手，因其“广覆盖”。在2021年，中国发射了全球首颗民用黎明轨道气象卫星——风云三号E星(简称：“黎明星”)，加上此前发射的风云三号C星、D星，中国成为全球首个实现“黎明轨道、上午轨道、下午轨道”三星组网运行的国家。

与美欧相似，中国此前的卫星观测时间均集中在上午10时、下午2时附近，在每6小时观测同化时间窗内，全球总有2至3条轨道的卫星观测处于空白区，无法提供全球覆盖的初始观测；而风云三号E星的发射，弥补了卫星观测轨道的缺憾及观测资料的不足。

中国航天科技集团八院风云三号卫星总体主任设计师陈晓飞在接受中新网记者专访时介绍，相比风云四号“盯着地球看，1分钟出一幅图”，风云三号一颗卫星12个小时才能“扫”一次全球，也就是说，如果它早上10时出现在中国上空的话，得晚上10时才能再次出现在中国上空，因此“时效性”较差。而现在，有了早晨5时30分许的黎明轨道、上午10时许的上午轨道，以及下午2时许的下午轨道，风云三号可以每4个小时“扫”一次全球，数据的时效性大为提升。

中国航天科技集团八院风云四号卫星产品保证经理、气象环境卫星总体部总体一室主任陈晓杰说，“黎明星”发射后，中国低轨的观测轨道从全球来看是最丰富的，欧洲和美国合起来有上午和下午轨道，民用卫星中，中国是唯一有黎明轨道的，“所以，欧美乃至全球其他各国的气象研究人员，都非常期待‘黎明星’的一些观测数据。”

效率提升20多倍 直勾勾地“凝视”地球

陈晓杰说，这10多年，风云卫星的观测能力大为提升。在相对地球不动的静止轨道气象卫星领域，从风云二号到风云四号，中国气象卫星实现了一次大的跨越。

“原来的风云二号，我们称之为‘自旋稳定’，因为它一直在自旋；现在风云四号，我们叫‘三轴稳定’，因为它对着地球有一个比较稳定的姿态。”陈晓杰如是说。

他透露，实际上，对于静止轨道气象卫星来说，上述跨越是非常大的；中国、美国、欧洲研制最新一代“三轴稳定”静止轨道气象卫星的起步差不多，大概都是从上世纪90年代开始论证，但至今成功自主研制的只有中、美两个国家。

为何“三轴稳定”如此重要？陈晓杰解释，可以想象一下，如果前方是地球，卫星要观测它，如果卫星处于自旋状态，边转边观测，观测的有效时间就很短，大概只能观测4%至5%的有效时间。而“三轴稳定”，相当于卫星直勾勾地盯着地球看，效率一下子就能提升20多倍。

“在静止轨道实现‘凝视’很重要，比如我们定点在北京上空，原来自旋的话，观测效率没有被充分发挥出来；现在‘三轴稳定’静止了之后，直勾勾地盯着看，北京区域天气情况有什么动态变化，卫星就可以及时捕捉到。”

目前，多颗中国风云气象卫星被世界气象组织纳入全球业务应用气象卫星序列，成为全球综合地球观测系统的重要成员及国际灾害宪章机制的值班卫星，助力全球气象灾害观测及气象预报。比如，今年1月，位于南太平洋岛国汤加的洪阿哈阿帕伊岛火山喷发，风云三号、风云四号的多颗在轨运行卫星便观测到了火山爆发过程。