40多年來,風雲系列氣象衛星堅持自主創新,努力實現核心技術和器件的自主可控,已經達到國外同類衛星的先進水平。截至目前,我國已成功發射17顆風雲氣象衛星,8顆衛星在軌運行,廣泛應用於生態文明建設、防災減災、應對氣候變化等重要領域,實現了氣象衛星事業從無到有、從小到大、從弱到強的跨越
第八研究院812所建成的KM5B空間環境模擬試驗系統。經濟日報記者郭靜原攝
6月5日,「風雲二號」家族最後一星——風雲二號H星成功發射,代表著我國第一代地球靜止軌道氣象衛星發射任務圓滿收官。該星對確保我國靜止軌道氣象衛星業務的連續穩定和向第二代靜止軌道氣象衛星風雲四號平穩過渡具有重要意義。
時光回溯到1977年11月,風雲一號衛星開展研製工作,拉開了風雲系列氣象衛星發展的帷幕。從極軌氣象衛星風雲一號到風雲三號,靜止氣象衛星風雲二號到風雲四號,風雲衛星已走過40多年曲折探索路,取得了令人矚目的成就。截至目前,已成功發射17顆風雲氣象衛星,8顆衛星在軌運行,實現了我國氣象衛星事業從無到有、從小到大、從弱到強的跨越。
風雲二號團隊質量檢驗人員在現場防控風險。經濟日報記者郭靜原攝
起步:衛星研製一波三折
20世紀70年代初,中國衛星氣象事業才剛剛啟動。可究竟是「自己造衛星」還是「花錢買衛星」,國內有兩種截然不同的聲音。
一種觀點是堅持走自力更生、自主研製的道路,另一種觀點則是堅持「造星不如租星,租星不如買星」。時任中國氣象局局長的鄒競蒙力排眾議,極力倡導自主研製。正是基於此,中國航天科技集團有限公司所屬上海航天技術研究院(又稱第八研究院)爭取到了風雲系列氣象衛星研製項目,但這條研製之路卻歷盡艱難曲折。
1977年11月,在氣象衛星工程第一次大總體方案論證會上,確定了氣象衛星工程代號為「七一一」,並將我國第一代極軌氣象衛星命名為風雲一號,正式開啟風雲紀元。
「上世紀八九十年代,八院只有兩個在研的衛星型號,風雲一號和風雲二號。一間不到8平方米的紅磚廠房,剛夠放這兩顆衛星。」八院812所風雲二號H星指揮湯紅濤告訴經濟日報記者,和現在的「機場式安檢」、智能化廠房不同,那時衛星廠房內鋪的是被磨平的水泥地,沒有通風系統,沒有防靜電措施,人員出入靠手寫登記……由於缺乏造衛星的經驗,設備工裝跟不上衛星研製的需要,費時費力,效果也無法保證。
萬事開頭難,風雲衛星遇到的挫折還不止簡陋的造星環境。1988年9月7日,在太原衛星發射中心,我國第一顆風雲系列氣象衛星風雲一號A星在長徵四號甲火箭的託舉下一飛沖天。然而,在國家衛星氣象中心的雲圖接收與處理工作室裡,大家失望地看到:衛星姿態發生了故障,雲圖正慢慢變得偏斜,最後只留下地球的一道弧線。風雲一號A星升空僅39天,便結束了短暫的「生命」。
緊隨其後的風雲一號B星同樣留下了遺憾。由於經驗不足,衛星的計算機電路晶片受空間高能粒子轟擊,產生單粒子翻轉問題,引起計算機工作失常。我國航天人為此開展了一場長達75天的衛星地面營救行動,這在世界航天史上都屬罕見。
雖然這顆衛星最終只正常運行了285天,沒能達到設計壽命要求。但由此而積累的衛星搶救技術,獲得原航空航天工業部一等獎、國家重大科技成果二等獎。之後,相關技術彙編成冊,為我國後續衛星可靠性設計和排故提供了寶貴的借鑑和參考。
轉折:八星在天揚眉吐氣
「科學創新過程中的曲折是必然的,但是遇到曲折後,該怎樣對待曲折的態度是最重要的。要下決心克服曲折,總結經驗,不斷前進。」風雲二號工程總設計師、年近九旬的中科院院士孫家棟在接受記者採訪時表示,我國氣象衛星事業得以飛速發展,靠的就是在起步時堅持自主創新,努力實現核心技術和器件的自主可控。
1999年5月10日,風雲一號C星成功發射,在軌穩定運行達7年之久,超期服役5年。該星實現了我國氣象衛星研製歷史上由屢遭挫折到圓滿成功的完美轉身,揭開了我國長壽命、高可靠性衛星運行歷史,突破了三軸穩定姿態控制技術等多項關鍵技術,翻開了我國氣象衛星事業的新篇章。
風雲團隊再接再厲,繼續鑽研其他系列衛星的研發和應用。2004年,我國靜止軌道氣象衛星風雲二號傳來喜訊——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衛星,世界氣象組織將其列為全球氣象衛星觀測網絡的重要業務衛星之一。
成果來之不易。「風雲二號的研發可以說一直都伴隨著解決問題進行的。」中國氣象局國家衛星氣象中心主任楊軍向記者舉例,比如在研製第一顆衛星時就碰上的消旋失鎖問題,天線在衛星旋轉時容易受到幹擾,造成短時間遮擋信號中斷、信號強度衰減。研發團隊只有一個個排除幹擾因素,為衛星運行創造良好的空間環境。
如今,風雲衛星共有8星在天,點亮了廣袤無垠的太空。5顆靜止軌道氣象衛星在軌運行使用,形成了「多星在軌、互為備份、統籌運行、適時加密」的業務格局;3顆極軌氣象衛星在軌運行使用,形成上、下午星組網觀測,可對全球和區域範圍內的極端天氣、氣候和環境事件開展及時高效觀測。
「風雲氣象衛星已廣泛應用於生態文明建設、防災減災、應對氣候變化等重要領域。它既能為數值天氣預報模式輸送觀測數據,又能為全球氣候變化研究提供科學依據,還能在第一時間監測各種自然災害。」楊軍表示,氣象衛星資料和產品在颱風、暴雨、大霧、沙塵暴等監測預警中發揮了重要作用,成為預報員監測重要天氣必不可少的手段,為各級政府防災減災提供更加準確的決策信息。
合作:數據共享服務全球
2017年9月25日至28日期間,用戶在微信啟動時可以欣賞到風雲四號衛星的成像圖。這顆於2016年12月發射的我國新一代靜止軌道氣象衛星——風雲四號A星整星研製達到國際先進水平,實現了我國靜止軌道氣象衛星從「並跑」向「領跑」的跨越,並開創了首顆試驗衛星直接投入業務運行的先河。今年5月1日,風雲四號A星正式投入業務運行,中國以及亞太地區用戶可接收包括大氣、雲、沙塵、降水、輻射、閃電等23種數據產品。
「氣象衛星發展過程中擁有的極好條件就是,它在世界範圍內的交流非常廣泛,我們不能固步自封,在積極向他國學習、吸取人家的經驗教訓的同時,也要把我們好的東西對外開放,為他國提供服務。」孫家棟說。
當前,風雲系列氣象衛星已經達到了國外同類衛星的先進水平,大大縮小了與發達國家在氣象衛星等高技術領域的差距,被世界氣象組織列入國際氣象業務衛星序列,成為全球綜合地球觀測系統的重要成員,同時也是國際災害憲章機制的值班衛星,為全球80多個國家和地區、國內2500多家用戶提供衛星資料和產品,確定了我國地球觀測領域的國際地位,增強了在相關國際活動中的話語權。
國防科工局、國家航天局系統工程司副司長趙堅表示,風雲二號H星成功發射後,我國將對「一帶一路」沿線國家和亞太空間合作組織成員國免費分發風雲氣象衛星數據和產品,將我國贈予亞太空間合作組織成員國的衛星雲圖接收站進行免費升級並提供風雲衛星氣象應用技術培訓,滿足該地區對靜止軌道氣象衛星數據獲取及應用的急需。
「我國風雲系列氣象衛星、美日氣象衛星與歐洲氣象衛星已形成三足鼎立的局面,目前東半球的氣象預報主要靠我國的氣象衛星提供相關資料。隨著我國衛星氣象應用的深入開展,勢必成為軍民融合的典範。」趙堅說。
(責編:萬政)