8月3日，風云氣象衛(wèi)星家族又增加了一顆閃亮的“新星”——風云三號 F 星，它將接替在軌超期服役的風云三號C星，在上午星軌道持續(xù)開展觀測。

(相關資料圖)

中國作為目前全球唯一同時業(yè)務運行晨昏、上午、下午、傾斜四條近地軌道氣象衛(wèi)星的國家，也將繼續(xù)發(fā)揮低軌氣象衛(wèi)星完備全球觀測網(wǎng)的整體優(yōu)勢，強化全球精密監(jiān)測能力。那么，風云三號F星完美展現(xiàn)了風云三號氣象衛(wèi)星從試驗到業(yè)務、再到成熟的過程，它將帶來哪些硬核“新科技”？以下為您解讀。

01風云三號F星的自白

大家好！我是風云三號F星，風云氣象衛(wèi)星大家族的第21位成員，也是極軌衛(wèi)星（風云三號氣象衛(wèi)星）家族第7位出征太空的小弟。

風云衛(wèi)星在軌效果圖

現(xiàn)如今，遙遠的太空共有四顆極軌衛(wèi)星值守，分別是2013年9月23日發(fā)射的風云三號C星、2017年11月15日發(fā)射的風云三號D星、2021年7月5日發(fā)射的風云三號E星和今年4月奔赴太空家園的風云三號G星。我們在誕生之前，就已按晨昏、上午、下午和傾斜軌道的格局進行了設計。

我在極軌衛(wèi)星家族里排行老六，所以大家也叫我06星。這次我將接替老大哥風云三號C星，他已經(jīng)在太空工作了十年，超過退休年齡達四年之久。

未來，我將繼續(xù)在上午星的崗位上發(fā)光發(fā)亮，為全球監(jiān)測與服務站好每一班崗。

“成熟”，是我的標志

雖然我年齡最小，但我卻完美繼承了哥哥姐姐們的技能，并升級創(chuàng)新。作為新生代的我，可以說是風云三號氣象衛(wèi)星的集大成者——設計成熟，性能完備，儀器先進，以后的“風三郎”，基本將按照我的模樣批量生產(chǎn)!　

“高精尖”，是我的王牌

最高：紫外高光譜臭氧監(jiān)測，分辨率可達7公里×7公里，為全球同類儀器最高水平。

唯一：與風云三號D、E星組成全球唯一擁有三臺組網(wǎng)微波成像儀的國家，掃描全球無盲區(qū)。

首次：首次采用連續(xù)光譜觀測，光譜分辨率和空間分辨率均有大幅度提升。

領先：不僅可以兼容中國北斗、美國GPS、歐洲伽利略掩星探測，還能對海面風場特別是臺風進行探測。

先進：在微波探測、高光譜探測等方面達到全球先進水平。

“楷?！保俏业谋旧?/p>

更智慧：實現(xiàn)地面接收、處理、服務全流程業(yè)務的可視、可控、 可管。

更全：6類、48種主要參數(shù)，覆蓋世界氣象組織全球集成觀測系統(tǒng)的主要需求。

更新：土壤凍融、二氧化氮、二氧化硫、臭氧總量和廓線、氣溶膠指數(shù)等新型探測遙感產(chǎn)品全新亮相。

更細：在防災減災、應對氣候變化、生態(tài)監(jiān)測評估、環(huán)境保護和空間天氣監(jiān)測等5大領域11個方面得以應用。

02相比風云三號C星“替代星”F星為何技高一籌？

F星在風三系列“前輩”們多年一線實踐基礎上，繼承并創(chuàng)新了很多成熟的新技術?！帮L三郎”家族最先發(fā)射的風云三號A星、B星，當時可以稱為試驗應用階段，仍需要大量的摸索和檢驗；風云三號C星、D星、E星逐漸進入業(yè)務服務階段，在多年一線應用中，積累了大量經(jīng)驗；作為風云三號系列衛(wèi)星的“集大成者”，F(xiàn)星在“前輩”們的接續(xù)托舉下，吸收了各方經(jīng)驗，它設計成熟、儀器先進、功能完備，將以最好的姿態(tài)實現(xiàn)“風三郎”家族多年的奮斗夢想。

風云三號系列衛(wèi)星組網(wǎng)觀測示意圖

從綜合實力上看，經(jīng)過10年的發(fā)展，我國風云衛(wèi)星總體技術研發(fā)和服務能力均明顯提升，無論是地面系統(tǒng)保障的穩(wěn)定性，還是各載荷的可用性，都更成熟、更具競爭力。此次新發(fā)射的風云三號F星，作為C星的“替代星”，裝載了10臺（套）先進的遙感儀器，其中包含兩臺全新研制的載荷，3臺改進載荷以及5臺繼承載荷，有效載荷配置和性能指標均達國際先進水平，部分已達國際領先水平。搭載的多個載荷在功能上都較之前版本有所提升，無論是在儀器測量精度、觀測靈敏度、定位精度還是使用壽命方面都更具實力。相較服務期間“帶傷”服務的C星，F(xiàn)星此次成熟性、穩(wěn)定性更好，至少能穩(wěn)穩(wěn)地為我們服務8年。

F星不光自己優(yōu)秀，投入業(yè)務后，還將和“前輩”風三D星、E星實現(xiàn)夢幻聯(lián)動。F星投入在軌運行后，我國就有三臺微波成像儀在軌應用，其余兩臺分別分布在風云三號D星和E星上。三臺微波成像儀“聯(lián)手”，可解決原本單個設備監(jiān)測存在盲區(qū)的問題，實現(xiàn)全球12小時無縫隙、全覆蓋監(jiān)測，大大提升風云衛(wèi)星整體監(jiān)測能力。

F星升空，未來可期！

風云三號F星效果圖

03十大“高科技”載荷隨新星亮相

兩臺新研制載荷，首次“上星”

兩臺全新的紫外至可見光譜段高光譜儀器，采用天底+臨邊高光譜聯(lián)合探測，可增強大氣成分和污染氣體及氣溶膠探測能力。

1. 紫外高光譜臭氧天底探測儀

——實現(xiàn)“天地”清晰成像，精準探測污染氣體分布

可提供高光譜分辨率的紫外到可見光波段的地球反射輻射。儀器光譜分辨率為0.5納米至1納米，空間分辨率可達7公里×7公里，處于世界領先水平，可精確探測大氣臭氧、二氧化硫、二氧化氮總量以及臭氧垂直分布信息。

2. 紫外高光譜臭氧臨邊探測儀

——分層“切面”觀測，精準捕捉痕量氣體分布

光譜覆蓋290納米至500納米連續(xù)譜段，共1000個通道?？梢詫Φ厍蜻M行“切面”觀測，即分層觀測地面上空15公里至60公里之間的大氣信息。此外，除采用臨邊探測方式外，該儀器還首次采用連續(xù)光譜觀測，光譜分辨率和空間分辨率均有大幅度提升。其探測資料將用于反演全球臭氧、二氧化氮等痕量氣體垂直分布廓線以及云、氣溶膠定量和定性產(chǎn)品。

風云三號F星載荷

三臺改進載荷，監(jiān)測能力更突出

三臺改進載荷性能顯著提升，通過增加微波成像儀和地球輻射探測儀探測通道、完善中分辨光譜成像儀星上定標裝置和大幅提升信噪比等，增強了對全球公里級中高層溫度、地氣系統(tǒng)輻射收支和反射波段海洋弱信號探測能力。

3. 微波成像儀

——三星組網(wǎng)觀測，實現(xiàn)全球12小時全覆蓋

可獲取洋面風場、海冰密集度、海表溫度、降水、大氣可降水、云水、土壤水分、積雪深度/雪水當量、陸表溫度、土壤凍融狀態(tài)等信息。在繼承上一代微波成像儀通道設置的基礎上，此次還增加了探測通道，提升了儀器的整體觀測能力，改進了儀器輻射測量精度、觀測靈敏度、定位精度和使用壽命等四個方面也得到改進。其投入業(yè)務后，我國將有三臺微波成像儀在軌應用，我國也成為世界上首個擁有三臺組網(wǎng)微波成像儀的國家。三個微波成像儀的組網(wǎng)應用，將實現(xiàn)“1+1+1>3”的效果，原本單個設備監(jiān)測無法覆蓋的地區(qū)，經(jīng)組網(wǎng)聯(lián)合后，將實現(xiàn)全球12小時無縫隙全覆蓋監(jiān)測。

風云三號F星載荷

4. 中分辨率光譜成像儀

——高精度定量反演 助力監(jiān)測精密

重點提升了星上輻射定標精度、探測靈敏度和使用壽命?？色@取每日覆蓋全球百米級（250米）空間分辨率真彩色合成圖像產(chǎn)品，通過對太陽反射波段和紅外波段多光譜連續(xù)綜合觀測，實現(xiàn)云氣溶膠、水汽、陸地表面特性、海洋水色等大氣、陸地、海洋參量的高精度定量反演。

5. 地球輻射監(jiān)測儀

——優(yōu)化太陽輻射監(jiān)測，氣候預測評估“更有數(shù)”

新增5至50微米的寬帶長波通道，與原有的寬帶短波和全波通道一起，融合中分辨率成像光譜儀的云和氣溶膠產(chǎn)品，可生成地球反射太陽輻射和射出長波輻射通量，結合太陽輻射監(jiān)測儀的太陽總輻照度產(chǎn)品，生成全球范圍內(nèi)的地球輻射收支能量平衡產(chǎn)品，支撐全球氣候分析與模式評估應用。

五臺繼承載荷，久經(jīng)檢驗“擔大任”

5臺繼承載荷主要繼承自風云三號E星（黎明星），經(jīng)過“黎明星”的在軌檢驗，功能成熟，對于支撐核心天氣預報業(yè)務預報模式應用和氣候觀測具有重要作用。

6&7. 微波濕度計、微波溫度計

可獲取全天候的全球大氣濕度和溫度的垂直分布狀況，為數(shù)值天氣預報提供及時準確的大氣濕度和溫度初始場信息，提升對臺風、暴雨等災害性天氣的預警能力。

8. 太陽輻射監(jiān)測儀

可為太陽總輻照度氣候監(jiān)測的連續(xù)性和持續(xù)性提供數(shù)據(jù)支持，其數(shù)據(jù)產(chǎn)品可用于太陽物理、地球輻射收支和氣候變化等應用研究。

9. 全球?qū)Ш叫l(wèi)星掩星探測儀

可獲取全球高精度、高垂直分辨率的大氣折射率和大氣溫濕壓廓線，以及電離層電子密度廓線和高精度的GNSS反射海面風場及土壤濕度等產(chǎn)品。

10. 紅外高光譜大氣垂直探測儀

用于反演高精度的大氣溫度和大氣濕度廓線，大氣成分廓線，以及通過在數(shù)值天氣預報模式中同化該資料改進數(shù)值天氣預報的精度。

作者：張娟 張明祿 李倩

專家顧問：風云三號極軌衛(wèi)星地面系統(tǒng)總設計師 胡秀清

圖片來源：中國航天科技公司第八研究院 國家衛(wèi)星氣象中心

編輯：刷克

審核：段昊書