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我國靜止軌道氣象衛星的發展

8月30日，在蘭(lan) 州召開的機電商會(hui) 四屆四次常務理事會(hui) 通過的決(jue) 議之一，就是增補中國航天科技集團公司等會(hui) 員企業(ye) 為(wei) 理事、常務理事單位。航天科技集團是經國務院批準，在原中國航天工業(ye) 總公司（以前的航天工業(ye) 部和七機部）所屬部分企業(ye) 事業(ye) 單位的基礎上，組建的國有大型獨自企業(ye) ，是國家授權的投資機構，由中央直接管理。航天科技集團主要承擔運載火箭、衛星、載人飛船等航天產(chan) 品的研製任務。迄今為(wei) 止，長城運載火箭已經成功地完成了20多次國際商業(ye) 衛星的發射任務。

為(wei) 了適應國際航天市場中，衛星製造、發射服務和運營管理相互兼容的新型競爭(zheng) 模式，航天科技集團在提高大推力運載火箭能力的同時，也在積極開展各種衛星的研製與(yu) 開發工作。靜止軌道氣象衛星就是其中的一例。

2003年年底航天科技集團將發射風雲(yun) 二號氣象衛星C星。這顆星將成為(wei) 我國氣象衛星中的第一顆靜止軌道應用衛星，其性能與(yu) 目前仍在太空運行的風雲(yun) 二號實驗星A星和B星相比，將有很大提高。風雲(yun) 二號D星預計在2006年前後升空，風雲(yun) 二號E星預計在2009年左右升空，其設計工作壽命均為(wei) 3年。

風雲(yun) 二號為(wei) 靜止軌道自旋穩定氣象衛星，是航天科技集團的第一代靜止軌道氣象衛星。在太空每分鍾旋轉100圈，也就是每0.6秒轉一圈，對地球形成一條掃描線，同時向南北方向步進一步，一步相當於(yu) 140微弧度，衛星在太空步進2500步，正好獲得一幅完整的地球圓盤圖。同時可以算出，自旋式衛星要得到一張地球盤圖的時間為(wei) 25分鍾。

風雲(yun) 二號B星現有一個(ge) 可見光通道、一個(ge) 水汽通道和一個(ge) 紅外通道，C星將把觀測通道提高到5個(ge) 。裝有5個(ge) 通道的高分辨率掃描輻射計後，風雲(yun) 二號的對地觀測能力將大大提高。目前，世界上采用自旋穩定方式的氣象衛星，最多的也僅(jin) 有4個(ge) 觀測通道，如日本正在使用的“葵花5號”。

風雲(yun) 二號C星將新增的通道是：將現有的波長紅外通道一分為(wei) 二，其主要作用是提高測量地球表麵溫度，C星對地表溫度的測量精度將達到絕對溫度0.2ºK至0.4ºK，換算到攝氏溫度也就是誤差不超過0.4ºC。C星還將再增設一個(ge) 波長為(wei) 3.5微米至4.0微米的中波紅外通道，其主要是用來觀測明火、大霧和沙塵暴。

航天科技集團目前正在加快第二代靜止軌道氣象衛星的研製工作。預計將在2012年前後發射風雲(yun) 四號衛星。衛星在距地麵35,786公裏、東(dong) 經105º的赤道上空與(yu) 地球同步運轉。與(yu) 第一代靜止軌道氣象衛星不同的是，風雲(yun) 四號氣象衛星采用三軸穩定式，與(yu) 自旋式衛星相比，有著明顯的優(you) 勢：它不必旋轉，因此可以從(cong) 高空目不轉睛地“凝視”地球，對地球觀測的時間利用率從(cong) 5%提高到接近80%，提高了衛星對地觀測的效率；多種遙感儀(yi) 器可以同時對地觀測；有利於(yu) 大氣的垂直探測，觀測的區域更具靈活性，能根據用戶的需求進行全球觀測或區域觀察。

為(wei) 了實現數值天氣預報，風雲(yun) 四號上將分批安裝一係列最先進的有效載荷：

10通道的高分辨率成像輻射計 目前，有能力製造氣象衛星的大多數國家，其探測波段並不多，即使是美國的氣象衛星，預計也要到2010年才具有10個(ge) 通道的觀測能力。我國自行研製的10通道的成像輻射計，其技術在2010年至2020年左右仍具有國際先進水平。其對地球的觀測時間較“自旋式”大為(wei) 縮短，15分鍾就可以為(wei) 地球拍攝一張“圓盤圖”。

大氣垂直探測儀(yi) 迄今為(wei) 止，除美國的氣象衛星配置了垂直探測儀(yi) 以外，還沒有別的國家裝有該設備。沒有大氣垂直探測儀(yi) 的氣象衛星隻能實現二維掃描，不能立體(ti) 地探測地球大氣的溫度和濕度。大氣垂直探測儀(yi) 又分為(wei) 幹涉分光式和濾光片分光式兩(liang) 種。我國計劃在2005年發射的風雲(yun) 三號衛星上，裝有濾光片分光式垂直探測儀(yi) 。濾光片分光式垂直探測儀(yi) 的不足，是隻能做從(cong) 近紅外到遠紅外20多個(ge) 通道，而幹涉分光式垂直探測儀(yi) 的探測波段可以達到1000個(ge) 以上，其功能是實現對地球大氣的溫度、濕度的垂直立體(ti) 結構進行精確的觀察。

閃電成像儀(yi) 全世界平均每秒鍾有近百次閃電，這是因為(wei) 強對流天氣很容易產(chan) 生激烈的放電現象，並伴有雷暴、大風、冰雹、龍卷風等嚴(yan) 重的災害性天氣。通過靜止衛星對閃電進行觀測，記錄閃電發生的時間、位置和強度，以及閃電發生的氣象條件，探索雷電與(yu) 降雨和冰雹以及其他天氣現象的關(guan) 係，對減災防災具有重要的意義(yi) 。閃電成像儀(yi) 將在近3.6萬(wan) 公裏的高度，用777.4納米光譜譜段，記錄下閃電的信息。

微波輻射儀(yi) 可見光和紅外光都無法穿透地球的雲(yun) 層，而微波最突出的優(you) 點是能透過雲(yun) 層“看”到地麵，並對雲(yun) 的內(nei) 部進行觀測，對災害性天氣現象的內(nei) 部結構和演變進行觀測，從(cong) 而實現全天候的遙感測量。目前，發達國家僅(jin) 在近地軌道的衛星上使用，而我國將努力將它安裝到風雲(yun) 四號衛星上去。

X射線成像儀(yi) 在空間環境中，地球表麵受到的X射線主要來自太陽。因此，X射線成像儀(yi) 主要對著太陽成像，以獲得太陽輻射X射線的二維分布圖，這是一種進行空間天氣觀察和預報的重要儀(yi) 器。

除了上述各種有效載荷都是國際上最先進的星載探測儀(yi) 器外，風雲(yun) 四號還將突破許多新的技術難關(guan) 。如紅外探測器件要在絕對溫度100ºK以下工作（即攝氏溫度-173ºC），須采用輻射製冷器，並安裝在衛星朝北麵指向冷空間背景，這樣衛星隻能設計成單邊太陽電池帆板。這種不對稱構形在太陽光壓的作用下，如不加克服的話，衛星會(hui) 慢慢翻滾。星上探測儀(yi) 器的光學鏡麵要作二維運動，儲(chu) 箱中的燃料存在晃動，這些幹擾會(hui) 使衛星的姿態不穩定。衛星隻要發生0.0016º的姿態變化，就會(hui) 使圖像中一個(ge) 像素的位置偏離1公裏。為(wei) 了獲得高質量的圖像，風雲(yun) 四號必須實現高精度、高穩定度的姿態控製，同時還要采用衛星補償(chang) 和掃描鏡運動補償(chang) 等新技術，是每幅圖像中的每個(ge) 像素都準確到其對應的地理經緯度。

隨著航天科技集團研製的東(dong) 方紅四號通信衛星和風雲(yun) 四號氣象衛星以及長征五號運載火箭投入使用，將大大增強我國在航天國際市場上的競爭(zheng) 力。