中科院上海技物所先進儀器助力我國氣象事業跨代發展

作者： 2018年06月06日來源：全球化工設備網瀏覽量：

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作為我國第二代極軌氣象衛星的首發星，風云三號A衛星自2008年5月27日入軌工作，至今運行滿十年，已被世界氣象衛星協調組織列入新一代世界極軌氣象衛星觀測網。2018年2月成像儀器獲取的原始數

　　作為我國第二代極軌氣象衛星的首發星，風云三號A衛星自2008年5月27日入軌工作，至今運行滿十年，已被世界氣象衛星協調組織列入新一代世界極軌氣象衛星觀測網。

2018年2月成像儀器獲取的原始數據圖像

　　縱觀全球風云變幻

　　風云三號氣象衛星是為滿足中國天氣預報、氣候預測和環境監測等方面迫切需求而建設的新一代極軌氣象衛星。1994年“新一代極軌氣象衛星”列入航天技術“九五”規劃，2000年11月國務院正式批準立項“風云三號氣象衛星”。風云三號的目標是獲取地球大氣環境的三維、全球、全天候、多光譜、定量、高精度資料。它的升空入軌，標志著我國極軌氣象衛星和衛星氣象事業成功地實現了技術換代，實現了新的跨越發展。

　　中科院上海技術物理研究所圍繞我國大氣探測戰略需求，瞄準國際上空間遙感技術競爭的制高點，為風云三號A衛星研發了自主可控的氣象探測光學主載荷和單機：掃描輻射計、中分辨率光譜成像儀、紅外分光計、地球輻射探測儀，以及紅外地平儀。載荷具備單軌覆蓋3000公里、多光譜、三維垂直探測、定量遙感探測等功能，為衛星獲取全球資料和進行多種要素綜合探測提供了技術升級路徑，支撐我國氣象衛星實現了從單一遙感成像到地球環境綜合探測、從公里級分辨率到百米級分辨率的大幅提升。

　　繼承超越比肩歐美

　　上海技術物理研究所貢獻的四臺有效載荷均為風云三號衛星業務運行所需，除十通道掃描輻射計尚有風云一號經驗可供借鑒和部分繼承外，其余三臺光學遙感儀器均為我國首次研制，性能已達到并且部分超越當時運行的國際同類產品。

　　掃描輻射計作為衛星業務應用連續觀測的有效載荷基本配置，主要任務是獲取共十個波段的地球二維景像信息，以1.1公里分辨率發送、處理并作全球圖像記錄。中分辨率成像光譜儀主要任務是對地球的海洋、陸地、大氣進行全球動態監測，提高中國天氣預報、氣候變化研究和地球環境監測能力，具有百米分辨率成像能力。作為風云系列衛星中的新載荷，它具有新技術多、功能多、結構復雜、性能指標要求高等特點，研制難度相當大，相關技術積累和儲備長達數十年。紅外分光計主要任務是探測大氣溫度、濕度輪廓線、臭氧總含量、云參數和氣溶膠等，為數值天氣預報、氣候變化研究和環境監測提供重要參數。地球輻射探測儀承擔探測地氣系統的長波輻射及地氣系統反射的太陽輻射，為中長期氣候變化研究提供精確輻射信息的任務。

　　經過十年在軌運行，風云三號A衛星目前工作在晨昏軌道，上海技術物理研究所研制的成像載荷均隨衛星正常運行，超期服役8年，紅外地平儀工作正常，為提高氣象預報精度和防災減災、保證衛星的連續穩定工作發揮了重要作用，取得了良好的社會效益。幾臺載荷在軌工作以來，獲得了大量對地成像、探測遙感數據，由地面應用系統處理生成了多項遙感業務產品，直接應用于全球及中國地區重要天氣、環境事件以及氣候變化等方面的衛星遙感監測和分析。

　　探索創新永無止境

　　上海技術物理研究所在承擔研制風云三號衛星有效載荷的過程中，瞄準當時歐洲正在研制的METOP衛星、美國開展研發的NPOESS計劃以及即將研制的NPP極軌氣象衛星的有效載荷技術，突破多項技術難題，實現了所有核心技術的自主研發，力爭實現中國空間有效載荷研制技術從“跟跑”到“并跑”的發展。在經年累月的技術攻關中，每個技術方案被推翻三四次是常事，甚至整套設計方案被推倒重來，目標就是趕上國際最高技術水準。風云三號這四臺載荷的相關技術成果先后獲得兩項上海市科技進步一等獎、兩項上海市科技進步二等獎，2017年中國科學院杰出科技成就獎，同時也支撐了風云三號A衛星獲得國家科技進步獎。

　　在風云三號A星的基礎上，上海技術物理研究所研制的多臺有效載荷在B、C、D星上持續運行。升空半年有余的風云三號D星中分率光譜成像儀已開始源源不斷回傳高質量數據，包括8K高清真彩色地球影像在內的25個光譜通道成像數據，還原了一個最真實的地球。成像儀多個通道的空間分辨率達250米，幅寬超過2800公里，每天都能將全球“掃”2遍。D星另一臺先進光學載荷——紅外高光譜探測儀，則采用新的光學設計方案，將九個光學零件集成在一個探測器組件上，可有效提升靈敏度——大氣溫度分辨能力可達到0.1℃。它提供的數據能使我國大氣溫度和大氣濕度廓線反演精度在現有基礎上得到顯著提升，進一步提高中長期天氣預報的準確度。

　　目前，研發團隊正在開展風云三號03批衛星的有效載荷研制工作，目標是繼續做該領域的世界翹楚。這給團隊帶來了無與倫比的成就感，是團隊堅持20多年的動力，更是吸引諸多年輕人投身這項科學事業的重要原因。

　　(原文標題：風云三號A衛星運行滿十年上海技物所先進載荷助力氣象事業跨代發展)

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