“風雲二號”D星作為歐洲第七顆氣象衛星備份情況,以保證靜止氣象衛星在印度洋區域觀測的業務連續性。
簡介,與風雲二號C的比較,
簡介
目前,“風雲二號”D星位於東經86.5°,歐洲第七顆氣象衛星位於東經57.5°。國家衛星氣象中心研究員張鵬介紹,歐洲第七顆氣象衛星於1997年發射,已在軌運行15年,壽命接近末期。今年8月底,中國氣象局和EUMETSAT雙邊氣象衛星事務高層工作組會議達成協定,將“風雲二號”D星作為其備份,進一步加強區域觀測的連續性。
“通過介紹,非洲用戶對我國風雲系列氣象衛星的發展和數據套用情況有了進一步認識,特別是‘風雲二號’D星在印度洋區域觀測的重要性有了進一步了解。這為擴大‘風雲’系列氣象衛星在亞洲的影響,在國際上樹立我國的大國形象奠定了基礎。”張鵬說。
與風雲二號C的比較
與C星性能指標基本相同
目前,我國在軌工作的靜止軌道氣象衛星是2004年10月成功發射的風雲二號C星。兩年多的連續業務運行表明,衛星和地面系統配合良好、運行穩定,其最主要功能圖像獲取成功率達99.6%以上。
據悉,風雲衛星的研製與生產是按批次進行的,發射成功後按英文字母順序命名。風雲二號共3批,01批為試驗星,已發射兩顆(FY-2A、FY-2B);02批為業務星,計畫3顆,第一顆星即C星,第二顆就是D星,隨後還將發射06星;目前正計畫發展03批。
張志清說,D星是C星業務套用的在軌備份與接替星,它與C星屬同一批次,搭載的儀器相同,探測、數據收集、數據廣播及空間環境監測等指標要求與C星一致,設計壽命為3年。
不過,科研人員根據C星在軌運行情況,對D星的衛星觀測能力、在軌運行可靠性和使用壽命等24項技術進行了有效、合理的改進,並通過相關試驗、測試和驗證,有效提高了該衛星的技術水平。
有能力使D星優於C星
D星的科研人員提出了“一次成功、3年壽命、優於C星”的口號。張志清說:“優於C星主要指兩個方面:一是探測等主要性能優於C星;二是爭取在使用壽命上優於C星。”
可見光和紅外線自旋掃描輻射計是風雲二號02批主要的探測儀器,探測性能的提高可以說是一個永恆的主題,每一點提高都將讓科技人員付出辛勞和智慧。使用壽命的增加則直接提高衛星的使用效益。
制約衛星使用壽命的一個重要因素是燃料,而衛星攜帶的燃料受制於原來的結構設計和裝燃料的容器——肼瓶。而這些都是不能輕易改動的。這就意味著科技人員只能在結構不變、攜帶同樣燃料的情況下,採取技術措施去延長衛星的工作壽命。
根據靜止衛星飛行特點,如果衛星的軌道在發射初期處於負偏置,它將無須使用燃料推動自行逐漸向正偏置變化,1年變化約0.9°,因此,採用使發射初期的軌道為較大的負偏置技術措施無疑會延長衛星的使用壽命。
但是,負偏置角越大,圖像配準的難度就越大。把衛星發射到負偏置,是靠火箭完成的,關鍵在於地面套用系統能不能適應這樣的負偏置。地面套用系統總師、中國工程院院士許健民領導的團隊,解決了圖像配準這一世界性難題,並且在C星作了驗證。在傾角比較大的情況下,他們也能保證圖像的配準精度。
張志清說:“C星的負偏置角打得比較小,不到1度。我們要求D星把負偏置角打到2.5°。這樣,經過在軌測試和試運行,半年後自行變化到約-2°。經過3年多運行,才作南北軌道控制,這樣可以節省燃料,並能延長衛星的工作壽命。”
延長衛星的工作壽命,不僅提高衛星的使用效益,也使更長時間的雙星觀測成為可能。要保持雙星觀測,如果衛星工作3年,意味著每年都要發射一顆星;如果我們把衛星使用壽命提高到4年的話,就意味著每兩年發射一顆星即可,這也是我國的財力和現行設計體制都允許的。
可增強對災害性天氣的監測預警能力
D星發射成功後,在距地球約36000公里的赤道上空,將有兩顆靜止氣象衛星始終俯瞰神州大地,可進一步增強對災害性天氣系統的監測預警能力。
首先是雙星觀測擴大了監測範圍。C星在東經105度的赤道上空與地球同步運行,D星將定點於東經86.5°的赤道上空,這樣,我們的觀測範圍向西擴展了18.5°。而西部是我國天氣系統的上游,一旦有風生水起,衛星就可以更早地監測到,我們就能更早地察覺未來天氣的變化。
其次,雙星觀測可以提高觀測的時間解析度。C星和D星雙星觀測的範圍大約80%是重疊區,而重疊區正好覆蓋我國及周邊,重疊區觀測的密度將因此提高。按照汛期觀測模式,我們就可實現每15分鐘獲取一幅雲圖。這對即將登入的颱風的觀測等尤為重要。
第三,雙星觀測能增加新產品。比如,我們把雙星觀測重疊區域做出動畫來,畫面看起來會更加細膩;如果把雙星觀測到的兩張圖拼起來,觀測到的區域將更大。“雙星觀測令人期待,如果下顆星定點於東經123.5°的赤道上空,我們甚至可以做雲高的觀測。”
風雲二號D星自2015年6月30日開始停止觀測。