风云二号H气象卫星发射成功,上海技物所承担了核心光学载荷的研制
2018-6-6 10:33:00发布63次查看
2018年6月5日,风云二号H气象卫星在西昌卫星发射中心发射成功。
中国科学院上海技术物理研究所(下称上海技物所)承担了核心光学载荷多通道扫描辐射计的研制。辐射计具有可见光、中波红外、水汽、长波红外和长波红外分裂窗五个光谱通道,每30分钟可获取一幅地球圆盘图信息,具备灵活、高时间分辨率的区域扫描能力,能在强对流等灾害性天气活跃时期进行每6分钟一次区域加密观测。其获取的气象信息将在天气预报、气候预测、自然灾害和环境监测等方面发挥关键作用,也将广泛应用于农业、海洋、交通等行业,可带来显著的社会经济效益。
风云二号气象卫星是我国自行研制的第一代地球静止轨道气象卫星,与极地轨道气象卫星相辅相成,构成我国气象卫星应用体系。自1997年至今,我国先后成功发射了8颗风云二号卫星,在轨业务运行良好,形成了“多星在轨、统筹运行、互为备份、适时加密”的业务格局,使我国气象卫星事业步入了国际气象卫星先进行列。
只有为数不多的国家能够制造多通道扫描辐射计
风云二号气象卫星核心遥感仪器——多通道扫描辐射计需要将光、机、电、红外探测器、辐射制冷和薄膜光学等多种技术综合应用在一起,世界上只有为数不多的国家能够设计制造这种仪器。上海技物所自1983年就开始了静止卫星光学有效载荷研制的策划与预先研究。科研人员“白手起家”,从学习、调研、思考,到引进、消化、吸收,最终实现了技术改进、自主创新和稳定发展。
然而,科学研究的道路并非一帆风顺。1994年4月2日,当时正在进行最后一次厂房测试的风云二号卫星突然爆炸起火,凝聚着航天人十多年心血的卫星毁于一旦,离卫星爆炸距离最近的技物所科研人员中5人被烧伤,轻伤数人。事故的发生,对于在风云二号战线上连续奋战十多年的技物所人是一个沉重的打击。然而,事故发生后三个月,研究所就重新组织起了风云二号扫描辐射计研制队伍,主动、迅速、有序地投入到了新产品的研制工作中。仅仅用二年多时间就向卫星总体提交了比原先质量、性能和可靠性更高的扫描辐射计正样发射产品,为1997年我国第一颗地球静止轨道气象卫星的成功发射奠定了重要的技术基础。
经过多年国家重大项目的磨练,上海技物所建成了与航天工程文化相匹配、能打硬仗、能吃苦的科研团队。2004年,科研团队对02批C星的辐射计实施了重大技术改进,将辐射计的观测通道从三个增加到五个,红外通道的温度分辨率和可见光通道的信噪比均有明显提高,同时增加了对森林火灾、草原火灾、大雾天气和沙尘暴的观测能力。在G星上,扫描辐射计的研制延续了F星的技术路线,并再次实施了三项技术改进,包括进一步降低了由视场外地球目标引起的红外杂散辐射,进一步提高了黑体观测频次以及后光路中主要光学部件的温度遥测分辨率。这三项改进措施有效提高了风云二号定量化产品的反演精度,使卫星的定量化水平达到国际先进水准。
图像资料为我国气象预报服务发挥了重要作用
上海技物所扫描辐射计获取的图像资料已为全国各省市气象台站、周边数十个国家与地区接收,在我国气象预报服务、气象防灾减灾以及国民经济社会发展中发挥了越来越重要的作用。同时,“风云二号”卫星也是全球综合观测系统的重要组成部分,被世界气象组织纳入了全球观测业务卫星序列,充分体现了中国气象卫星的国际地位与国际影响力。
在研发过程中,上海技物所坚持以用户需求为牵引,不断开展技术创新与改进,使每批辐射计性能与图像质量都有上台阶的提高。02批与01批相比,增加了长波红外和中波红外两个探测波段,具有可见、中波、水汽、长波红外等5个光谱波段。而03批扫描辐射计又在01、02批的基础上,实施了多项重大的技术突破与改进——实现了探测波段光谱响应精确定量;持续不断地探索和改善杂散影响,提高光学仪器的信杂比和成像质量;通过工艺改进使空间辐射制冷技术得到显著提升,制冷量大幅提升;改进地面与星上定标方法,提升数据定量化应用水平;优化控制软件,实现了用户提出的灵活快速的区域扫描方式、更高频次星上黑体定标等新技术要求和指标。
风云二号气象卫星目前有4颗在轨运行,产品质量和性能不断提高。2004年发射的第一颗业务卫星总计在轨工作超过10年,远远超过3年的设计使用寿命。最新地面测试表明,风云二号H气象卫星辐射计不仅保持了性能指标的优良,通道探测灵敏度较比08星略有提高,还在提高可靠性方面下足功夫,能够满足用户的定量化应用新的需求。中国气象局将风云二号H气象卫星列为服务于“一带一路”国家战略的气象卫星,重点为中国西部地区和“一带一路”沿线国家和地区提供服务,实时获取中国及其周边地区可见光、红外云图和水汽分布图,收集并转发气象、海洋和水文等环境监测资料,将成为提升我国国际影响力的重要力量。
目前,我国第二代地球静止轨道气象卫星风云四号A星也于2016年底成功发射,在轨运行状态良好、性能优良,特别是在垂直探测能力和短期灾害性天气预报能力上,已走在了世界前列。其核心载荷大气垂直探测仪和扫描成像辐射计均由上海技物所承担研制。
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