風雲四號衛星效果圖。中國航天科技集團公司八院提供。
風雲四號衛星進行星箭分離試驗。中國航天科技集團公司八院提供。
風雲四號衛星發射場合練圖片。中國航天科技集團公司八院提供。【文匯網訊】(香港文匯網記者 劉凝哲 北京報道)12月11日0時11分，中國新一代靜止軌道氣象衛星首發星風雲四號在長征三號乙火箭的托舉下，於西昌衛星發射中心升空。這顆採用全新平台、全新載荷的氣象衛星，可感知到地面上細微至0.1℃的溫度變化，首次提供閃電災害預警，並能監測PM10和PM2.5濃度值，為霧霾等污染監測及防控提供重要數據。風雲四號衛星的升空，將顯著提升中國氣象衛星研製和空間觀測應用能力，在技術上實現從跟跑向並跑的重大跨越，達到世界先進水平。
風雲四號衛星從立項到發射走過近六年時間，其採用新的遙感大衛星平台SAST5000，發射重量達到5.4噸。風雲四號升空後，將定點於赤道上方約36000公里的地球同步軌道上。未來將接替風雲二號衛星，實現中國靜止軌道氣象衛星的更新換代，全面提高對地球表面和大氣物理參數的多光譜、高頻次、定量探測能力。
「風雲四號氣象衛星的研製與發射，對滿足中國日益增長的天氣預報、氣侯預測和環境監測等方面的迫切需求，保證中國靜止軌道氣象衛星在軌業務運行和應用服務的連續性，迅速提升中國在實時、動態氣象觀測方面的能力」，國防科工局系統工程司副司長趙堅在接受本報採訪時指出。據瞭解，衛星正式投入業務運行後，將提供雲、輻射、大氣等34種數據產品，產品的種類、數量以及定量化指標料較之前衛星產品有顯著提升。
風雲四號升空的同時，還將建成一套中國迄今為止最為複雜的地面系統，與現有衛星共同構成新一代的靜止氣象衛星觀測系統，星地協同，高效運行，發揮應用效益。風雲四號衛星地面應用系統總師張志清介紹說，新系統觀測能力顯著提高，「眼睛」更銳利，其空間分辨率最高達500米;反映更敏捷，其區域觀測時間分辨率可達1分鐘;光譜分辨率更高，可看到更多的大氣和地物特徵，還可以剖析大氣--獲取大氣三維溫濕度結構。
冬季的中國北方很多地區正被霧霾困擾，而風雲四號則將成為監測霧霾的利器。張志清表示，風雲四號搭載的高光譜分辨率成像儀，其獲得的資料可反演大氣氣溶膠光學厚度，進而得到PM10和PM2.5濃度值，這能監測大氣污染物的時空變化，為污染監測及防控提供重要數據。中國後續還將專門發射大氣環境監測衛星，以空間技術助力霧霾的防控和治理。
除人們熟知的傳統氣象領域外，風雲四號衛星還將拓展更多應用。例如，通過雲類型、雲相態、對流、火山灰、閃電、高空湍流等監測，為航空飛行提供保障。此外，衛星獲得的空間環境探測器數據，可用於災害性空間天氣事件的監測，並對太陽活動、地磁環境、電離層和高層大氣環境以及衛星運行環境開展預報服務，對一些潛在空間天氣威脅進行預警。在科學探索方面，風雲四號獲得的全新觀測數據，還將支持大氣科學的前沿性研究，如快速發展對流的研究等。
衛星新技術：風雲四號採用全新衛星平台 突破關鍵技術 令中國遙感衛星技術上台階
作為中國新一代靜止軌道氣象衛星的首發星，風雲四號是中國首顆高軌三軸穩定定量遙感衛星，是國際上首個在二維成像觀測同時可實現對大氣垂直分層三維觀測的氣象衛星。風雲四號衛星工程總師李卿在接受本報訪問時指出，相信隨著風雲四號的發射和應用，以及地面應用系統40多項衛星氣象產品的開發，將令中國衛星氣象事業有質的飛躍，中國的遙感衛星技術上一個嶄新台階。
「風雲四號衛星採用了全新的總體方案、全新的載荷配置」，風雲四號衛星系統總師董瑤海告訴記者，技術新、平台新、載荷新是風雲四號的三大特點。實現高精度、高時效、高頻次的對地觀測是世界氣象衛星的發展趨勢。風雲四號衛星對標世界一流，成功突破了代表國際最前沿的高精度圖像定位與配准、微振動測量與抑制、定量化遙感等20余項關鍵技術，進一步提高了中國靜止軌道定量遙感衛星的研製能力。
在衛星平台方面，風雲四號首次使用了SAST5000平台。董瑤海表示，該平台採用六面柱體構型、單太陽翼、三軸穩定控制方案，並採用了雙總線體制、整星防靜電技術、整星防污染技術等一系列關鍵技術，具有承載能力大、質心低、力學響應小、對地面大等特點。此外，與風雲二號類似陀螺旋轉的自旋穩定方式不同，風雲四號採用了三軸穩定方式，可輕鬆實現對在高空對地球的24小時凝視，對地觀測時間利用率接近80%，將為穩定的氣象業務觀測提供有效支撐，總體水平達到國際先進。
風雲四號是國際上首顆同時裝載多通道掃瞄成像輻射計和干涉式大氣垂直探測儀的高軌氣象衛星。董瑤海說，多通道掃瞄成像輻射計的成像通道從風雲二號的5個增加到了14個，與美國剛發射的GOSE-R衛星的16通道相當。星上輻射定標精度達到1K、靈敏度0.1K，也就是說，衛星在測量地面溫度時誤差小於1℃，只要發生0.1℃的變化就能感知出來。##
風雲四號運載火箭——長征三號乙改進Ⅲ型提升可靠性
風雲四號衛星任務採用長征三號乙改進Ⅲ型(CZ-3B/G3)運載火箭發射。風雲四號運載火箭系統副總師劉建忠表示，為完成全新的風雲四號氣象衛星發射任務，火箭系統專門研製了新型接口衛星支架及配套星箭鎖緊裝置，並充分驗證火箭的產品功能、性能和可靠性。
劉建忠表示，中國的長征三號甲系列(CZ-3A系列)火箭包括長征三號甲(CZ-3A)、長征三號乙(CZ-3B)和長征三號丙(CZ-3C)三種覆蓋不同運載能力的三級低溫液體(捆綁)中型高軌運載火箭。其中，用於發射風雲四號的CZ-3B火箭是以CZ-3A為芯級並捆綁4個助推器組成的。CZ-3B於1996年2月首次發射，至2016年11月共進行了36次發射(含增強型)，除首發失利外，其餘均成功。
風雲四號衛星任務，是CZ-3B火箭的第37次發射，也是CZ-3A系列火箭的第77次發射。此次發射是成熟火箭助力新平台衛星。據介紹，為完成SAST5000衛星平台首發星風雲四號的發射，火箭系統專門研製了新型接口衛星支架及配套星箭鎖緊裝置，在豐富星箭間接口類型的同時，也為SAST5000平台衛星的研製提供了有力支撐。針對新狀態機械接口，已通過專家覆核復算、靜力試驗、對接分離試驗等充分驗證了產品功能、性能和可靠性。
此外，中國長三甲系列運載火箭近年來採取了諸如雙激光慣組冗余/衛星導航復合制導技術、冷氦冗余增壓控制技術等多項技術改進和可靠性增長措施並經過飛行驗證，這些改進應用在風雲四號任務中，火箭的可靠性得到進一步提升。
國際合作：風雲氣象衛星服務70多個國家、地區 風雲四號支撐「一帶一路」戰略
經過近40年的發展，中國風雲系列氣象衛星，與美國、歐洲氣象衛星形成三足鼎立的局面。目前，全球70多個國家和地區接受和應用中國風雲衛星提供的數據等服務，東半球的氣象預報主要依靠中國氣象衛星提供相關資料。
國防科工局系統工程司副司長趙堅告訴記者，中國風雲衛星已達到了國外同類衛星的先進水平，大大縮小了中國與發達國家在氣象衛星等高技術領域的差距，被世界氣象組織(WMO)列入國際氣象業務衛星序列。2015年，風雲三號C星被列入空間與重大災害憲章，向遭受重大自然災害的國家和地區無償提供相關衛星數據和信息，服務災害監測與管理、緊急救援與災後重建。
目前，東半球的氣象預報主要依靠中國的風雲氣象衛星提供相關資料。趙堅表示，風雲四號的升空，將進一步拓展國際合作，促進開放共享。相信風雲四號衛星的成功發射，將助力提高中國氣象衛星的全球觀測能力，為全球觀測系統的發展做出應用貢獻，同時為「一帶一路」國家戰略的實施提供強有力的支持，顯著提升中國參與全球競爭的能力，增加中國在相關國際活動中的話語權。
歷史及展望：風雲衛星四十載 未來將發射13顆氣象衛星
中國的氣象衛星發展，最早要追溯到1969年周總理作出的「要搞我們自己的氣象衛星」指示。從1977年風雲一號衛星開展研製，到剛剛升空的風雲四號，中國氣象衛星發展已走過將近40年。目前，中國已成功發射15顆風雲系列氣象衛星，在軌運行8顆。
風雲一號衛星首發於1988年9月，成功發射4顆;風雲二號衛星首發於1997年6月，成功發射7顆，目前4顆在軌運行。首發於2008年5月的風雲三號衛星成功發射3顆，均在軌運行。目前，中國已形成了極軌氣象衛星和靜止軌道氣象衛星兩大系列，此次發射的風雲四號衛星將實現靜止軌道氣象衛星的升級換代。
對於中國氣象衛星未來的發展規劃，目前已明確將有13顆與氣象事業緊密相關的衛星。趙堅透露，未來將發射的氣象衛星，包括全新研製的有大氣環境監測星、陸地生態系統碳監測衛星和靜止軌道微波探測星，並確保後續業務運行的有3顆風雲三號衛星，2顆風雲四號衛星，1顆晨昏軌道氣候衛星，2顆降水測量雷達衛星，1顆高精度溫室氣體探測衛星和1顆高光譜衛星。
責任編輯：星空