中科院上海技物所先进仪器助力我国气象事业跨代发展
- 2018/6/5 9:37:55 19643
- 来源：中国科学院上海技术物理研究所
2018年2月成像仪器获取的原始数据图像
纵观风云变幻
风云三号气象卫星是为满足中国天气预报、气候预测和环境监测等方面迫切需求而建设的新一代极轨气象卫星。1994年“新一代极轨气象卫星”列入航天技术“九五”规划，2000年11月国务院正式批准立项“风云三号气象卫星”。风云三号的目标是获取地球大气环境的三维、、全天候、多光谱、定量、高精度资料。它的升空入轨，标志着我国极轨气象卫星和卫星气象事业成功地实现了技术换代，实现了新的跨越发展。
中科院上海技术物理研究所围绕我国大气探测战略需求，瞄准上空间遥感技术竞争的制高点，为风云三号A卫星研发了自主可控的气象探测光学主载荷和单机：扫描辐射计、中分辨率光谱成像仪、红外分光计、地球辐射探测仪，以及红外地平仪。载荷具备单轨覆盖3000公里、多光谱、三维垂直探测、定量遥感探测等功能，为卫星获取资料和进行多种要素综合探测提供了技术升级路径，支撑我国气象卫星实现了从单一遥感成像到地球环境综合探测、从公里级分辨率到百米级分辨率的大幅提升。
继承超越比肩欧美
上海技术物理研究所贡献的四台有效载荷均为风云三号卫星业务运行所需，除十通道扫描辐射计尚有风云一号经验可供借鉴和部分继承外，其余三台光学遥感仪器均为我国研制，性能已达到并且部分超越当时运行的同类产品。
扫描辐射计作为卫星业务应用连续观测的有效载荷基本配置，主要任务是获取共十个波段的地球二维景像信息，以1.1公里分辨率发送、处理并作图像记录。中分辨率成像光谱仪主要任务是对地球的海洋、陆地、大气进行动态监测，提高中国天气预报、气候变化研究和地球环境监测能力，具有百米分辨率成像能力。作为风云系列卫星中的新载荷，它具有新技术多、功能多、结构复杂、性能指标要求高等特点，研制难度相当大，相关技术积累和储备长达数十年。红外分光计主要任务是探测大气温度、湿度轮廓线、臭氧总含量、云参数和气溶胶等，为数值天气预报、气候变化研究和环境监测提供重要参数。地球辐射探测仪承担探测地气系统的长波辐射及地气系统反射的太阳辐射，为中长期气候变化研究提供辐射信息的任务。
经过十年在轨运行，风云三号A卫星目前工作在晨昏轨道，上海技术物理研究所研制的成像载荷均随卫星正常运行，超期服役8年，红外地平仪工作正常，为提高气象预报精度和防灾减灾、保证卫星的连续稳定工作发挥了重要作用，取得了良好的社会效益。几台载荷在轨工作以来，获得了大量对地成像、探测遥感数据，由地面应用系统处理生成了多项遥感业务产品，直接应用于及中国地区重要天气、环境事件以及气候变化等方面的卫星遥感监测和分析。
探索创新永无止境
上海技术物理研究所在承担研制风云三号卫星有效载荷的过程中，瞄准当时欧洲正在研制的METOP卫星、美国开展研发的NPOESS计划以及即将研制的NPP极轨气象卫星的有效载荷技术，突破多项技术难题，实现了所有核心技术的自主研发，力争实现中国空间有效载荷研制技术从“跟跑”到“并跑”的发展。在经年累月的技术攻关中，每个技术方案被推翻三四次是常事，甚至整套设计方案被推倒重来，目标就是赶上高技术水准。风云三号这四台载荷的相关技术成果先后获得两项上海市科技进步一等奖、两项上海市科技进步二等奖，2017年中国科学院杰出科技成就奖，同时也支撑了风云三号A卫星获得国家科技进步奖。
在风云三号A星的基础上，上海技术物理研究所研制的多台有效载荷在B、C、D星上持续运行。升空半年有余的风云三号D星中分率光谱成像仪已开始源源不断回传高质量数据，包括8K高清真彩色地球影像在内的25个光谱通道成像数据，还原了一个真实的地球。成像仪多个通道的空间分辨率达250米，幅宽超过2800公里，每天都能将“扫”2遍。D星另一台先进光学载荷——红外高光谱探测仪，则采用新的光学设计方案，将九个光学零件集成在一个探测器组件上，可有效提升灵敏度——大气温度分辨能力可达到0.1℃。它提供的数据能使我国大气温度和大气湿度廓线反演精度在现有基础上得到显著提升，进一步提高中长期天气预报的准确度。
目前，研发团队正在开展风云三号03批卫星的有效载荷研制工作，目标是继续做该领域的世界翘楚。这给团队带来了的成就感，是团队坚持20多年的动力，更是吸引诸多年轻人投身这项科学事业的重要原因。
(原文标题：风云三号A卫星运行满十年 上海技物所先进载荷助力气象事业跨代发展)
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