風雲三號F星

風雲三號F星（英文：FY-3F Satellite），是中國發射的風雲氣象衛星，作為上午軌道衛星，該星將接替風雲三號C星在軌業務。

風雲三號F星上搭載了10台（套）先進的遙感儀器，其中包含兩台全新研製的載荷，3台改進載荷以及5台繼承載荷，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，風雲三號F星此次成熟性、穩定性更好，至少能穩穩地在軌服務8年。

2023年8月3日11時47分，長征四號丙運載火箭在酒泉衛星發射中心成功發射，順利將風雲三號F星送入預定軌道，發射任務取得圓滿成功。

基本介紹

• 中文名：風雲三號F星
• 外文名：FY-3F Satellite（FY-3F）  
• 用途：天氣預報、生態環境、災害監測等業務及研究
• 衛星類別：氣象衛星
• 研製國家：中國
• 研製單位：中國航天科技集團公司
• 前型級：風雲三號C星
• 發射入軌：2023年8月3日

發展歷程

歷史背景

自1960年4月1日美國在世界上首次成功發射氣象衛星以來，已經過去半個多世紀了。空間技術和遙感技術的發展與進步，地球科學和人類生存與發展的需求牽引，氣象衛星在天氣分析預報、數值天氣預報、氣候監測和預測、生態和環境監測、特別是在對熱帶氣旋和中尺度強對流災害性天氣監測和預警方面的成效，極大地促進了氣象衛星和衛星氣象學的發展。

中國早在20世紀70年代就開始發展中國的氣象衛星，截至2023年8月已發射了21顆氣象衛星，其中9顆在軌運行，分別實現了極軌衛星和靜止衛星的業務化運行，是繼美國、俄羅斯之後第三個同時擁有極軌氣象衛星和靜止氣象衛星的國家。

風雲系列氣象衛星已經成為代表中國力量、具有廣泛國際聲譽的對地觀測衛星，被聯合國世界氣象組織納入全球對地觀測業務衛星序列，提升了中國及國際最先進的中長期數值天氣預報模式的預報時效和精度；風雲系列氣象衛星還承擔了國際減災憲章機制的中方值班衛星任務，在國際氣象防災減災工作中發揮著日益重要的作用，持續為全球126個國家和地區提供數據產品和服務。

研發進程

1969年1月下旬，受強冷空氣襲擊，中國長江流域和江南地區發生了嚴重的冰凍、雨雪災害，致使華東、中南地區大範圍交通受阻、有線通訊中斷。該次氣象災害事件後，周恩來總理指出：“要自力更生搞基本建設，要趕快改變落後面貌，搞氣象衛星。”並於1970年親自批准研製氣象衛星的任務。

中國風雲氣象衛星事業經歷了從無到有、從跟跑到並跑再到部分領域領跑的跨越。

1988年9月7日，中國用長征四號運載火箭成功發射風雲一號A極軌氣象衛星，獲取了清晰的遙感圖像，從此告別了完全依賴外國氣象衛星數據的歷史。

1997年6月10日，中國將風雲二號A星靜止氣象衛星送入太空，標誌著中國繼美國、歐盟之後，成為第三個同時擁有極軌和靜止氣象衛星的國家及地區。

2008年和2010年，中國成功發射風雲三號A、B試驗星，實現了極軌氣象衛星升級換代，技術指標與世界先進水平相當，中國氣象衛星技術邁入世界先進行列。

2016年12月11日，中國成功發射第二代靜止氣象衛星——風雲四號A星，東半球成像時間由30分鐘提高到15分鐘，對中國區域可實現每5分鐘一次的觀測覆蓋，最高解析度從1.25千米提高到500米。

2018年6月5日，風雲二號系列收官星H星成功發射，成為肩負服務“一帶一路”建設使命的“一帶一路星”，開啟了風雲衛星國際服務的新紀元。

隨著“風雲家族”發展壯大，衛星套用效益進一步充分發揮，中國初步建成了涵蓋各級氣象部門，面向行業和國際用戶的衛星遙感綜合套用體系。發展了雲、輻射、大氣、陸表、海洋以及大氣成分等上百種遙感產品，產品質量達到國際先進水平，為各行各業提供了精細化的衛星數據產品服務。

2023年2月21日訊息，截至目前，中國已成功發射兩代4型19顆風雲氣象衛星，其中7顆業務在軌運行，持續為全球126個國家和地區提供數據產品和服務。

2023年11月13日，風雲三號F星首套圖正式對外發布。各遙感儀器均已開機運行，這標誌著衛星平台和遙感儀器已進入穩態工作，將全面步入在軌測試階段。

系統組成

衛星系統

風雲三號F星是中國第二代低軌氣象衛星系列風雲三號的第6顆，衛星搭載了10台功能強大、性能先進的遙感儀器，通過全譜段、定量化觀測，風雲三號F星將獲取全球臭氧分布，監測全球輻射收支、冰雪覆蓋、海面溫度，提供短期氣候預測、氣候變化預估所需的遙感信息。

風雲三號F星

風雲三號F星將大幅提高對大氣溫濕度垂直廓線、大氣痕量氣體及地球輻射收支能量的觀測精度，進一步提升中國在全球數值預報、全球氣候變化應對、生態環境監測和綜合防災減災等方面的能力和水平，提升中國在應對氣候變化方面的國際主導權和話語權。

風雲三號F星

運載火箭

風雲三號F星，發射升空採用的是長征四號丙運載火箭。

長征四號丙（代號：CZ-4C）是中國航天科技集團公司所屬上海航天技術研究院抓總研製的一型三級常溫液體運載火箭，具備發射多種類型、不同軌道要求衛星的能力，可實施一箭單星或多星發射任務，其700千米太陽同步軌道運載能力可達3噸。長征四號丙火箭為三級構型，全箭總長48米，芯一級和芯二級最大直徑3.35米，芯三級直徑2.9米；火箭發動機使用的燃料是偏二甲肼和四氧化二氮；火箭起飛總質量250噸、起飛推力2961.6千牛。長征四號丙火箭於2006年4月27日首次發射成功。

長征四號丙發射

設計參數

任務載荷

觀測任務

風雲三號F星上的儀器載荷配置和性能指標均達國際先進水平，在軌運行後接替已“服役”近10年的風雲三號C星在軌業務，在確保近地軌道氣象衛星全球成像觀測和大氣垂直探測業務基礎上，強化大氣成分定量探測和氣候變化監測，服務天氣預報、大氣化學和氣候變化監測業務及研究。

星載儀器

風雲三號F星上配置了10台有效載荷，其中全新研製的紫外高光譜臭氧探測儀將提高中國對平流層和對流層痕量氣體的探測能力。

風雲三號F星上儀器概況

儀器圖片	儀器代號	儀器全稱	英文全稱
	MERSI-III	中解析度光譜成像儀 （III型）	Medium Resolution Spectral Imager-III
	HIRAS-II	紅外高光譜大氣垂直探測儀（II型）	Hyperspectral Infrared Atmospheric Sounder-II
	MWTS-II	微波溫度計（II型）	Micro-Wave Temperature Sounder-II
	MWHS-II	微波濕度計（II型）	Micro-Wave Humidity Sounder-II
	MWRI-II	微波成像儀（II型）	Micro-Wave Radiation Imager-II
	GNOS-II	全球導航衛星掩星探測儀（II型）	GNSS Radio Occultation Sounder-II
	OMS-L	紫外高光譜臭氧探測儀-臨邊	Ozone Monitoring Suite -Limb
	OMS-N	紫外高光譜臭氧探測儀-天底	Ozone Monitoring Suite -Nadir
	ERM-II	地球輻射探測儀 （II型）	Earth Radiation Measurement-II
	SIM-II	太陽輻射監測儀（II型）	Solar Irradiance Monitor-II

儀器性能

• 兩台新研製載荷，首次“上星”

兩台全新的紫外至可見光譜段高光譜儀器，採用天底+臨邊高光譜聯合探測，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“天地”清晰成像，精準探測污染氣體分布

可提供高光譜解析度的紫外到可見光波段的地球反射輻射。儀器光譜解析度為0.5納米至1納米，空間解析度可達7×7千米，處於世界領先水平，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納米連續譜段，共1000個通道。可以對地球進行“切面”觀測，即分層觀測地面上空15千米至60千米之間的大氣信息。此外，除採用臨邊探測方式外，該儀器還首次採用連續光譜觀測，光譜解析度和空間解析度均有大幅度提升。其探測資料將用於反演全球臭氧、二氧化氮等痕量氣體垂直分布廓線以及雲、氣溶膠定量和定性產品。

風雲三號F星載荷儀器

三台改進載荷，監測能力更突出

三台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，增強了對全球千米級中高層溫度、地氣系統輻射收支和反射波段海洋弱信號探測能力。

3.微波成像儀

——三星組網觀測，實現全球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、雲水、土壤水分、積雪深度/雪水當量、陸表溫度、土壤凍融狀態等信息。在繼承上一代微波成像儀通道設定的基礎上，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。其投入業務後，中國將有三台微波成像儀在軌套用，中國也成為世界上首個擁有三台組網微波成像儀的國家。三個微波成像儀的組網套用，將實現“1+1+1＞3”的效果，原本單個設備監測無法覆蓋的地區，經組網聯合後，將實現全球12小時無縫隙全覆蓋監測。

風雲三號F星載荷儀器

4.中解析度光譜成像儀

——高精度定量反演 助力監測精密

重點提升了星上輻射定標精度、探測靈敏度和使用壽命。可獲取每日覆蓋全球百米級（250米）空間解析度真彩色合成圖像產品，通過對太陽反射波段和紅外波段多光譜連續綜合觀測，實現雲氣溶膠、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.地球輻射監測儀

——最佳化太陽輻射監測，氣候預測評估“更有數”

新增5至50微米的寬頻長波通道，與原有的寬頻短波和全波通道一起，融合中解析度成像光譜儀的雲和氣溶膠產品，可生成地球反射太陽輻射和射出長波輻射通量，結合太陽輻射監測儀的太陽總輻照度產品，生成全球範圍內的地球輻射收支能量平衡產品，支撐全球氣候分析與模式評估套用。

• 五台繼承載荷，久經檢驗“擔大任”

5台繼承載荷主要繼承自風雲三號E星（黎明星），經過“黎明星”的在軌檢驗，功能成熟，對於支撐核心天氣預報業務預報模式套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，提升對颱風、暴雨等災害性天氣的預警能力。

8.太陽輻射監測儀

可為太陽總輻照度氣候監測的連續性和持續性提供數據支持，其數據產品可用於太陽物理、地球輻射收支和氣候變化等套用研究。

9.全球導航衛星掩星探測儀

可獲取全球高精度、高垂直解析度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品。

10.紅外高光譜大氣垂直探測儀

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

發射動態

發射升空

2023年8月3日11時47分，長征四號丙運載火箭在酒泉衛星發射中心成功發射，順利將風雲三號F星送入預定軌道，發射任務取得成功。

在軌運行

風雲三號F星投入在軌業務運行後，將生產包括圖像類、雲輻射類、海陸表類、大氣參數類、大氣成分類、空間天氣類總計6類48種產品，包括全新研發的土壤凍融、二氧化氮、二氧化硫、臭氧總量和廓線、氣溶膠總量及指數等新型遙感產品。

風雲三號F星在軌運行期間，按照“邊測試、邊套用、邊服務”的原則開展在軌測試，在充分驗證衛星平台、載荷和星地一體化指標的同時，儘早發揮風雲氣象衛星在防災減災、保障生態文明建設、服務國際社會等方面的套用效益。

技術創新

疊代改進

風雲三號F星在前期風雲衛星研製的基礎上升級創新，是風雲氣象衛星的集大成者——設計成熟，性能完備，儀器先進，後期基本將按照該星批量生產。

風雲三號F星的紫外高光譜臭氧監測，解析度可達7×7千米，為全球同類儀器最高水平。同時在微波探測、高光譜探測等方面達到全球先進水平。風雲三號F星更智慧型，可實現地面接收、處理、服務全流程業務的可視、可控、可管；其更全面的數據能力涵蓋6類、48種主要參數，覆蓋世界氣象組織全球集成觀測系統的主要需求；該星首次將提供土壤凍融、二氧化氮、二氧化硫、臭氧總量和廓線、氣溶膠指數等新型探測遙感數據產品，在防災減災、應對氣候變化、生態監測評估、環境保護和空間天氣監測等5大領域11個方面得以套用。

風雲三號F星與風雲三號C星比較，繼承並創新了很多成熟的新技術。先期發射的風雲三號A星、B星，可以稱為試驗套用階段，仍需要大量的摸索和檢驗；風雲三號C星、D星、E星逐漸進入業務服務階段，在多年一線套用中，積累了大量經驗；作為風雲三號系列衛星的“集大成者”，風雲三號F星吸收了各方經驗，它設計成熟、儀器先進、功能完備，會以最好的姿態實現風雲氣象衛星的運行目標。

儀器先進

風雲三號F星是一顆極地太陽同步上午軌道衛星，因天氣系統在上、下午時段表現迥異，近地軌道衛星採用多星組網觀測，能更好地獲取時空均勻分布的探測資料。目前，中國是全球唯一同時業務運行晨昏、上午、下午、傾斜四條近地軌道氣象衛星的國家，具有低軌氣象衛星完備全球觀測網的整體優勢。

風雲三號F星是風雲三號系列氣象衛星中技術成熟的衛星，其裝配的10台有效載荷配置和性能指標均達國際先進水平，包括全新研製的紫外高光譜臭氧天底探測儀和紫外高光譜臭氧臨邊探測儀兩台載荷，微波成像儀、中解析度光譜成像儀和地球輻射收支儀等3台改進載荷以及5台繼承載荷。其中，紫外高光譜臭氧天底探測儀主要用於臭氧、二氧化硫、二氧化氮、氣溶膠等關鍵要素的成像探測，能有效監測空氣品質。紫外高光譜臭氧臨邊探測儀則能通過臨邊方式觀測大氣對太陽紫外和可見光的散射，反演出大氣臭氧垂直廓線，其數據主要用於氣候變化、大氣化學以及大氣環境研究。

組網觀測

風雲三號F星與風雲三號D、E星組成全球唯一擁有三台組網微波成像儀的國家，掃描全球無盲區。該星首次採用連續光譜觀測，光譜解析度和空間解析度均有大幅度提升。風雲三號F星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颱風進行探測。風雲三號F星（上午星）與D（下午星）、E（黎明星）、G（降水星）組網觀測，形成中國四條近地軌道氣象衛星業務組網觀測“最強梯隊”。

風雲三號F星與其他風雲三號星組網運行示意圖

總體評價

風雲系列氣象衛星已經成為代表中國力量、具有廣泛國際聲譽的對地觀測衛星。風雲三號F星的發射，將進一步提升天氣預報的時效和精度，為防災減災作出更大貢獻。

風雲三號F星的觀測資料和產品將廣泛套用於天氣預報、氣候預測、災害監測、環境監測等重要領域，並與在軌的“下午星”風雲三號D星、"黎明星"風雲三號E星、“降水星”風雲三號G星組網觀測，持續發揮作用。

風雲三號F星和風雲三號G星兩顆新衛星成功發射後，中國將成為全球唯一同時業務運行晨昏、上午、下午、傾斜四條近地軌道民用氣象衛星的國家，進一步發揮低軌氣象衛星完備觀測網的整體優勢，向世界貢獻中國智慧和方案。（中國氣象局 界面新聞 評）

風雲三號F星