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风云四号首装干涉式大气垂直探测仪 投入运行后可提供34种数据产品

放大字体  缩小字体2016-12-11 15:57  来源:亚美游  浏览次数:682
核心提示:11日凌晨成功发射的我国新一代静止轨道气象卫星风云四号,将使我国卫星气象观测能力和水平全面升级。记者从中国航天科技集团八院了解到,该卫星成功突破20余项关键技术,凭借出色的特质,跻身世界先进水平。1、准:万里之外指哪打哪 2、稳:吹口气的扰动也要消除 3、精:0.1度的变化都能感知 4、勤:全年无休工作不怕累
风云四号首装干涉式大气垂直探测仪  投入运行后可提供34种数据产品
前一阵,一场“失约”的暴雪,引来京城网友的吐槽。中国气象局微博卖萌解释:“因半路气温过于热情,把‘白茫茫’变成了‘湿漉漉’……老天爷不容易,气象台就更难了……”
 
“与天气预报水平最高的欧洲相比,我国仍有差距,尤其在中小尺度天气预报方面,路还很长。”风云四号卫星地面应用系统总师张志清告诉科技日报记者。
 
不过,这种差距即将缩短。11日凌晨成功发射的我国新一代静止轨道气象卫星风云四号,将使我国卫星气象观测能力和水平全面升级。记者从中国航天科技集团八院了解到,该卫星成功突破20余项关键技术,凭借出色的特质,跻身世界先进水平。
 
1、准:万里之外指哪打哪
 
静止轨道气象卫星运行于地球赤道上方35800公里高空,拍摄气象云图时,镜头的丝毫偏移,相对地面可能就是数百公里的差别。“瞄得准”成为首要前提。同时,卫星成像类似打印机,图像是一行行扫描拼接而成,这也要求卫星“对得准”,保证相邻图像的相对位置关系配准精确。定位与配准的精度,将直接影响遥感数据的质量。
 
我国上一代静止气象卫星风云二号,是将云图传回后在地面进行配准。但风云四号指标精度大幅提高,星上实时配准效果要优于地面配准,因而图像定位与配准技术成为关键技术之一。该技术可通过对卫星扫描成像的各种影响因素进行实时计算和补偿,消除偏差影响,实现“无姿态偏差、无轨道偏差、无热变形偏差”成像。
 
风云四号卫星系统总师董瑶海介绍,该卫星图像导航配准精度达到1像元,可将对地拍照误差控制在1公里以内,做到“指哪打哪”。高达98.8%的补偿效率,与美国最近发射的GOES-R卫星相当。
 
2、稳:吹口气的扰动也要消除
 
要拍出精美的照片,保持相机稳定至关重要,功能强大的防抖技术早已成为各相机厂家的重要卖点。同样,卫星对地成像时,也要考虑振动带来的影响。
 
卫星在轨运行期间,飞轮、制冷机等活动部件难免会带来细微的振动。但对风云四号而言,其配置的干涉式大气垂直探测仪对外界振动干扰极其敏感,哪怕只是在旁边吹口气,都会导致产生无法甄别或消除的谱线;振动还会造成探测仪、辐射计扫描机构的控制精度下降,将直接影响载荷性能指标。
 
为此,研制团队对星上10余个转动部件的振动特性与传递路径进行了分析、试验,成功研制了振源隔振装置和有效载荷隔振装置,如同让载荷坐上了“软沙发”,微振动抑制效率超过90%,创造了良好的力学环境。
 
3、精:0.1度的变化都能感知
 
数值天气预报已成为当前制作日常天气预报的主要方法,其前提是精确获取大气观测参数,为复杂的大气环境动力学方程提供初始条件。而气象卫星的功能除了获取云图,更重要的就是获取准确、定量化的大气和地表观测信息。
 
针对越来越高的定量遥感需求,风云四号在性能上比前代卫星有大幅提升。
 
董瑶海介绍,该卫星搭载的多通道扫描成像辐射计拥有14个辐射成像通道,覆盖可见光、短波红外、中波红外和长波红外等波段,星上辐射定标精度达到1K、灵敏度达0.1K。“比如青海湖的温度是20度,风云四号对其温度的测量误差可以小于1度。如果湖水温度有0.1度的变化,卫星也能准确感知出来。”他说。该设备还能通过不同光谱通道观测,对全国植被覆盖、粮食亩产等做出预估。
 
风云四号在国际上静止轨道气象卫星中首次装载了干涉式大气垂直探测仪,光谱探测通道达1700个,可在垂直方向上对大气结构实现高精度定量探测,如同对大气进行CT扫描。其获取的高光谱大气数据,可进一步提高天气预报的准确性。
 
此外,星上还装有我国自主研制的闪电成像仪,每秒可拍摄500张闪电图,探测区域范围内的闪电频次和强度。它将实现对强对流天气的监测与跟踪,在国内首次提供闪电灾害预警。
 
董瑶海表示,天气预报极为复杂,涉及数十种遥感数据产品的应用。风云四号正式投入业务运行后,将提供云、辐射、温湿度、大气、导风、闪电等34种数据产品。
 
4、勤:全年无休工作不怕累
 
气象卫星必须一天24小时、全年365天无休工作,提供连续、稳定的数据,尤其是风云卫星数据被全球90多个国家和地区使用,这要求风云四号具备极高的可靠性。
 
为此,研制团队为它打造了角秒级测量和控制精度的高轨三轴稳定平台——SAST5000平台。风云四号卫星工程总师李卿介绍,该平台首次采用了六面柱体构型,具有承载能力大、质心低、力学响应小、对地面大等特点。星上还采用了双总线体制、高性能AOS技术、大功率电源、整星防静电技术、整星防污染技术等一系列关键技术,设计寿命达7年之久。
 
李卿表示,随着风云四号的发射和应用,以及地面应用系统数十项项卫星气象产品的开发,我国卫星气象事业将实现质的飞跃。
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