我國成為氣象衛星體系最完備國家

　　4月16日9時36分，長征四號乙遙五十一運載火箭在酒泉衛星發射中心點火升空，成功將我國首顆低傾角軌道降水測量專用衛星——風云三號G星送入預定軌道，發射任務取得圓滿成功。執行本次任務的火箭與衛星均由中國航天科技集團上海航天技術研究院抓總研制。

　　風云三號G星是我國第二代低軌氣象衛星系列風云三號的第7顆衛星、風云氣象衛星連續成功發射的第20顆衛星，也是我國首顆、國際上第3顆主動降水測量衛星。風云三號G星發射重量約3.6噸，運行于高度407公里、傾角50度的傾斜軌道，衛星發射后將與C星、D星和E星進行在軌組網觀測，標志著我國同時運行“上午、下午、晨昏、傾斜”四類近地軌道氣象衛星，成為世界上氣象衛星體系最完備的國家。

　　它在國際上首次采用雙頻主動降水測量雷達與被動微波、光學遙感相結合的綜合探測，實現降水測量從“被動看”到“主動探”的跨越，進一步提高了我國氣象綜合觀測能力。這顆衛星到底有哪些“獨門絕技”？

　　對大氣降水進行“CT掃描”

　　據統計，全球臺風有三分之一左右產生于北太平洋西部，而我國正處于北太平洋西部臺風活動帶上，近年來，臺風暴雨內澇成為我國部分城市面臨的重要災害之一。關于降水資料的獲取，傳統上主要通過雨量計、地基雷達等手段。但由于地面設備配置數量有限且分布不均，難以獲取大范圍高空間分辨率的地面降水信息。

　　風云三號G星搭載了我國首套“空中雨量計”——星載Ku、Ka雙頻降水測量雷達，將雷達觀測分辨率高和衛星觀測范圍廣的優勢結合起來，通過向大氣發射無線電磁波信號，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構信息，實現對垂直方向的降水探測。同時，利用雷達跨軌方向的掃描能力，實現對水平方向的降水探測，最終使風云三號G星具備自上而下獲取三維結構信息的能力，就如同對大氣降水進行CT掃描，獲得降水精細的立體結構信息。

　　此外，風云三號G星Ku頻段和Ka頻段雷達同步工作，可以利用大氣中不同高度層的降水粒子對兩個頻段雷達輻射的微波信號反射率不同的特性，區分雨和雪，并對降水進行精確估計。Ku頻段有利于探測強降水，Ka頻段則有利于探測弱降水，兩者結合形成的雙頻探測，可以擴大降水探測能力，提高降水反演精度，精準感知407公里軌道高度內地球大氣0.2毫米/小時如毛毛雨般的降水強度變化，比國外同類儀器在相同靈敏度下的距離分辨率提高了1倍，可獲取更精細的降水三維結構信息。

　　對臺風暴雨“精確把脈”

　　為了進一步提升對臺風、暴雨等災害性降水的高精度觀測，風云三號G星瞄準了“高探測靈敏度、高探測精度、多體制聯合探測”的發展方向。除了主動降水測量雷達外，衛星還搭載了一臺全新升級換代的儀器——微波成像儀。

　　作為國內首次配置的降水型多通道、高靈敏、高精度的輻射計，微波成像儀將在國內首次實現9頻點26通道一體化探測。它可以接收地球大氣10到183GHz微波輻射能量，進行全天時、全天候、多極化協同探測。就像一只高靈敏、高精度的“千里眼”，獲取臺風內部溫濕結構、臺風強度、臺風影響區雨強等相關關鍵信息，預測臺風未來發展情況，對臺風暴雨“精確把脈”。

　　此外，衛星搭載的光學遙感載荷——中分辨率光譜成像儀，將實現可見光/紅外云圖、云頂溫度、云頂高度、有效粒子半徑和云形態學方面的要素探測，進而輔助判斷降水云的存在，完善微波測量的反演結果。主動降水測量雷達與被動微波、光學遙感相輔相成，實現降水要素的多體制聯合協同探測，可謂強強聯合，成為降水測量界的“王炸”組合。

　　首次采用低傾角軌道

　　風云三號G星是我國首次采用低傾角軌道的氣象衛星。低軌衛星大多數采用太陽同步軌道，傾角一般都在98度附近，風云三號G星則與眾不同，采用了傾角為50度的“低傾角軌道”。

　　為什么選擇低傾角軌道？由于太陽同步軌道的傾角略大于90度，因此，衛星每一圈都會經過地球南北極，使其針對極區觀測效率較高，但對中低緯度地區觀測效率偏低。風云三號G星的主要觀測對象是大氣中的降水現象，全球降水又主要發生在地球的中低緯度地區，為了提高降水觀測的時效性，風云三號G星便采用了低傾角軌道，衛星運動范圍集中在南北緯50度之間，從而可以更高效、更精準地觀測地球的降水現象。

　　為確保衛星始終以同一側面面向太陽，穩定衛星的外部熱環境，風云三號G星研制團隊為衛星量身定制了一套自動掉頭工作模式，在軌運行過程中，當太陽光從軌道面的一側運動到另一側時，風云三號G星將自動旋轉，實現前后掉頭，從而確保始終以同一個側面面向太陽。這樣，無論太陽在什么位置，衛星的外部熱環境都能相對穩定，從而保障了星上儀器始終處于舒適的溫度區間，發揮更好性能。

　　在后續的業務運行中，風云三號G星將發揮“獨門絕技”，與風云三號晨昏星、上午星、下午星功能互補、相互配合，組網形成完整的低軌氣象衛星業務綜合觀測能力，將預報精度提高3%左右，將預報時效延長24小時左右，將氣象災害監測時效提高近1倍，有效監測衛星壽命周期內發生在海上的臺風內部云、雨的發展過程，為臺風、暴雨、暴雪等災害性降水提供高精度觀測資料，進一步提高全球數值天氣預報效能。

　　轉自：解放日報

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