50年,風雲氣象衛星事業蓬勃發展

2020-12-07 澎湃新聞

1970年，周恩來總理親自批准氣象衛星研製任務。到今年，風雲氣象衛星事業走過整整50年。截至目前，我國已成功發射了兩代四型17顆風雲系列氣象衛星，建成世界上在軌數量最多、種類最全的氣象衛星星座之一。

50年，風雲衛星發展史就是一部自力更生、不斷超越的奮鬥史，它不僅造福中國人民，更為世界謀福祉。

白手起家

1969年深冬，南方發生冰凍雨雪災害，首都北京到南大門廣州的通信中斷。周恩來總理心焦，找相關部門商討對策。「要趕快改變落後面貌，搞我們自己的氣象衛星。」周總理語重心長地說。

1970年2月，周總理籤發中共中央、國務院、中央軍委給上海市的專信，正式下達了研製氣象衛星的任務，要求在上海地區開展太陽同步軌道氣象衛星的研製。當時正值「文革」動亂，初期的氣象衛星事業進展非常緩慢。

1977年11月，氣象衛星大總體方案論證會在上海召開，統一了對氣象衛星研製工作的認識，確定氣象衛星工程代號為「七一一」工程，將我國第一代極軌氣象衛星命名為「風雲一號」，明確了工程的五大系統總體單位。自此，我國氣象衛星領域開啟「風雲」紀元。

「我國的氣象衛星是根據氣象服務的需求一步一步發展的。一開始，氣象服務要求相對較低，我國制定了先發展低軌道氣象衛星『風雲一號』的規劃。之後，我們又有了高軌道的靜止軌道氣象衛星『風雲二號』，形成低軌全球觀測和高軌局部觀測相結合的氣象衛星體系。」風雲二號氣象衛星工程總設計師孫家棟院士回憶。1986年，國家正式批准了第一代靜止軌道氣象衛星「風雲二號」的研製任務。

風雲衛星的研製道路並非一帆風順。1988年，風雲一號A星發射，39天後衛星失控，留下「39天之痛」；1990年，風雲一號B星發射，10多天後衛星出現異常，經過75天搶救，衛星挽救回來了，但壽命大打折扣。

風雲二號衛星研製之路同樣坎坷。1994年，風雲二號01星在發射前測試過程中發生意外。3年後，風雲二號A星發射成功，但運行3個月左右出現故障，每天只能間歇性工作6至8小時，最終沒有實現業務化。

陰霾直到千禧年前後才散去，「風雲」駛入快車道。

極軌氣象衛星方面，1999年，風雲一號C星成功發射，打了一場漂亮的翻身仗。2002年，「風雲一號」最後一顆衛星，風雲一號D星發射升空，該衛星第一次實現了遙感衛星的長壽命業務運行。

靜止氣象衛星也很順利。2004年，風雲二號C星成功定點，成為當時國內應用最為廣泛的業務應用衛星。「達到了美國和日本20世紀90年代氣象衛星的水平」，世界氣象組織對C星這樣評價，將其列為全球氣象衛星觀測網的重要業務衛星之一。

從2006年到2018年，我國先後發射了D星、E星、F星、G星、H星等5顆風雲二號系列衛星，顆顆成功。長期穩定運行的風雲二號衛星，挑起了國家重大活動的氣象保障之擔，服務於國民經濟，造福萬千百姓。

▲風雲一號A星首幅圖

▲風雲二號A星首幅圖

▲風雲二號H星首幅圖

更上層樓

不管是「風雲一號」還是「風雲二號」，都屬於我國第一代氣象衛星。在做好第一代氣象衛星研製、發射和應用的同時，我國科研人員早早啟動了第二代氣象衛星的研製工作。

2008年5月，一顆「風雲」新星——風雲三號A星，在太原衛星發射中心升空。它作為風雲三號首發星，於2009年9月立項，研製了將近8年時間，也是我國研製的首顆新一代極軌氣象衛星。從1988年第一代極軌氣象衛星首發星的「39天之痛」，到2008年極軌氣象衛星順利實現更新換代，整整20年過去了。

「風雲三號」之所以被稱為新一代極軌氣象衛星，主要是因為它採用了新的衛星平臺，裝載了多種高性能探測儀器，可實現全球、全天候、多光譜、三維、定量探測，特別是很多有效載荷在國內屬於首次研製。風雲三號實現了從二維成像到三維探測、從單一光學到全譜段寬波譜探測、從公裡級到百米級觀測、從國內組網接收到全球組網接收的四大技術跨越。

2010年11月和2013年9月，風雲三號B星、C星相繼成功發射，與A星一起，三顆風雲三號氣象衛星實現了組網運行。2017年11月，風雲三號D星也成功發射。

組網後的「風雲三號」實力大增，觀測數據更新時效由12小時縮短為6小時，實現了對大氣的三維探測、全球高解析度觀測和全天候和全天時工作。無論從探測手段、探測能力，還是性能指標等方面來看，風雲三號衛星都較風雲一號衛星有了新的突破和跨越式的發展，衛星研製技術基本與美國、歐洲新一代極軌氣象衛星處於同一水平。

與此同時，靜止氣象衛星也在更新換代。2016年12月，風雲四號A星發射成功，較上代風雲二號衛星，該星的觀測效率提升20倍、探測通道提升3倍、空間解析度提升4倍、時間解析度提升2倍、觀測數據量增加160倍，在世界上首次實現了成像觀測和紅外高光譜大氣垂直探測綜合觀測，成為我國氣象衛星技術從跟跑並跑轉向並跑領跑的實踐者。

根據氣象部門數據，風雲四號衛星投入運行後，我國對颱風、暴雨等災害性天氣的監測識別時效從15分鐘提高到5分鐘，24小時颱風路徑預報誤差從95公裡減小到71公裡，達到世界先進水平。

▲風雲三號A星首幅圖

▲風雲三號D星首幅圖

▲「風雲四號」A星多通道掃描成像輻射計2017年2月20日13:50（北京時）第一幅多通道彩色合成圖像。

▲風雲四號第一套彩色合成圖動畫。

自力更生

其實，一開始討論如何搞氣象衛星時，也曾出現不同的聲音，有人持懷疑態度，認為發展氣象衛星是「勞民傷財」，他們議論，國家花那麼多錢做氣象衛星幹什麼？有人說直接從國外買衛星豈不是更省時省力，有人甚至說氣象衛星還是不要搞了。

對於搞氣象衛星，國家領導人始終是支持的，並始終堅持要獨立自主地搞。鄧小平同志曾經過問：「周總理說的氣象衛星建設做得怎麼樣了？」事實上，當時更多人認為氣象衛星必須自己搞。中國的氣象衛星事業，關乎國家民生和數億百姓生活，必須要掌握在中國人手中。

當時，技術水平有限，條件比較艱苦，困難重重。對於第一代氣象衛星，航天人堅持穩中求進，在保證衛星平穩上天、平穩使用的前提下，儘可能多地採用新技術。

拿「風雲二號」來講，為了讓風雲二號衛星儘快成型，同時兼具優良功效，當時的研製隊伍決定風雲二號衛星的設計一方面繼承我國東方紅二號衛星部分成熟技術，同時大膽採用多項國際先進技術，以進一步提高衛星的技術性能。

「風雲三號」的主要載荷之一是微波成像儀，用於遙感觀測全球降水、雲的液水含量、地表植被、土壤溼度、海冰與積雪覆蓋等，在對地和大氣觀測、實現中長期數值天氣預報等方面有著重要用途，是氣象部門需求最迫切、關注度最高的衛星遙感設備之一。

最初，只有極少數國家掌握其核心科技，其系統之複雜、技術難度之高，不僅在中國屬於首創，在世界上也屬罕見。原本想依賴進口，但在天價費用面前，研製隊伍決定成立研究室，自主攻克微波成像儀技術。

攻關過程漫長而艱辛，一路下來，20多人的研究室只剩下6個人。據過來人回憶，做振動試驗時，聲音像轟炸機俯衝時那麼大，年輕的研究員嚇得不敢上前。困難時刻，老院士、總指揮三天兩頭親自過來給大家鼓勁。8年之後，團隊終於拿出了可應用在風雲三號衛星上的微波探測儀。

有風雲衛星總師曾經說過，我國氣象衛星及氣象應用整個體系完全是依靠自主創新發展起來的，這才可以做到了自主可控，不受制於人。中國航天人憑著不服輸、爭口氣的勁頭，不僅完成了中國氣象衛星從無到有的跨越，更實現了我國氣象衛星從第一代到新一代的飛躍。

造福世界

今天，我國已先後成功發射了兩代四型17顆風雲系列氣象衛星，目前7顆在軌運行。風雲氣象衛星是目前世界上在軌數量最多、種類最全的氣象衛星星座之一。

風雲氣象衛星應用廣泛，在應對防範氣象災害及其衍生災害、生態環境遙感監測、森林草原火災監測預警、土地利用遙感監測和糧食產量監測預報等方面發揮了巨大作用。

風雲四號衛星對水體面積和雨帶變化做出持續而精準的監測，風雲三號衛星將鄱陽湖最清晰的水體變化監測圖呈現在人們眼前，為天氣預報和抗洪搶險決策提供數據支持。自風雲二號衛星投入運行以來，西太平洋生成的566個颱風、登陸我國的165個颱風均被監測。

在「一帶一路」沿線國家，風雲氣象衛星影響力不斷上升，甚至有了「一帶一路」專屬衛星。2018年7月，風雲二號H星經過10天太空漂移後，最終成功定點於東經79度上空，將觀測範圍擴展到了「一帶一路」沿線64個國家和地區。當這些國家遭受颱風、暴雨、強對流、森林草原火災、沙塵暴等災害時，便可向中國國家航天局、中國氣象局申請啟動風雲衛星專項觀測。

通過風雲氣象衛星開展外交正成為一種國家行為。從2018年開始，在上合組織峰會、中阿合作論壇、中非合作論壇等國際外交的多個重要場合，風雲氣象衛星被國家領導人多次提及。

風雲氣象衛星也是全球綜合觀測系統的重要成員，被世界氣象組織納入全球業務應用氣象衛星序列。憑藉先進的技術水平、穩定的業務運行可靠性和高質量的數據產品，風雲氣象衛星與美國、歐盟的氣象衛星一起，成為全球對地觀測網中的主力軍。

世界氣象組織（WMO）秘書長塔拉斯表示，中國風雲氣象衛星長期以來是世界氣象組織空間計劃的主要參與者和貢獻者之一，它的廣泛應用，極大地提高了非洲等地區發展中國家的氣象災害監測預報能力，已成為世界氣象組織構建人類命運共同體的重要基礎設施。

未來，我國還將發射多顆風雲氣象衛星。到2025年，我國將全面建成第二代天基氣象觀測系統，包括不同軌道極軌氣象衛星和降水測量專用衛星組成的「風雲三號」業務觀測系統，以及由多顆光學星和微波星組成的「風雲四號」業務觀測系統。

開放的姿態、過硬的實力，風雲氣象已經成為中國航天走向世界的閃亮名片。