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三万六千公里高空指哪拍哪

时间:2018-10-17 15:44:30| 来源:| 编辑:笔名| 点击:0次

三万六千公里高空“指哪拍哪”

11日凌晨,我国首颗高轨三轴稳定气象卫星风云四号科研试验星在西昌卫星发射基地发射成功。作为我国新一代静止轨道气象卫星的首发星,风云四号不仅实现了我国高轨气象卫星的升级换代,进一步提升了卫星气象观测能力和水平,而且卫星成功突破了高精度图像定位与配准、微振动测量与抑制、定量化遥感等20余项关键技术,填补了多项国内技术空白,使我国静止轨道定量遥感卫星达到世界先进水平。

这颗上海造超级气象智慧星究竟有哪些独门绝技?解放就此采访了上海航天技术研究院相关专家。

万里之外指哪拍哪

气象云图是气象观测的重要手段,而静止轨道气象卫星运行于地球赤道上方约36000公里的高空,在这样的高度拍摄图像,可不是件容易的事,卫星镜头的丝毫偏移,相对地面可能就是几十乃至上百公里的差别。

风云四号总设计师董瑶海说,为确保卫星遥感数据的精确,就要求卫星在拍摄图像时,既要瞄得准,也要对得上。瞄得准要求卫星的相机能始终准确定位同一个地理位置;对得上就是要求卫星拍摄的相邻图像的相对位置关系配准精确。

前一代静止气象卫星风云二号上,采取的是云图传回后在地面进行配准的方法,但风云四号卫星指标精度大幅提高,星上实时配准的效果要优于地面配准,图像导航与配准技术也就成为卫星必须突破的重大关键技术之一。

图像定位与配准就是通过对卫星上关系载荷扫描成像的各种影响因素进行实时计算和补偿,消除偏差影响,实现无姿态偏差、无轨道偏差、无热变形偏差的完美成像,提高图像的精度。这也是当前世界新一代静止轨道气象卫星的核心技术。

经过地面试验验证,风云四号定位精度可达到1像元。什么概念?卫星在36000公里高空对地球进行扫描拍照时,卫星载荷镜头对地面的指向精度偏差不大于5个角秒,也就是时钟的秒针滴答一下、每秒转过角度的1/4320,保证了卫星对地成像的精准度,做到指哪拍哪。上海航天技术研究院卫星专家周徐斌说,这与国外最新的高轨气象卫星处于同一起跑线上,进一步提高了我国静止轨道定量遥感卫星的研制能力。

克服一口气的振动

摄影爱好者都知道,要拍摄出一幅精美的照片,不仅要对焦准确,还要保持相机的稳定。

与此类似,卫星在轨道上观测地球,也要考虑振动对载荷的影响。卫星在轨运行期间,星上活动部件不可避免会给卫星带来细小的振动。风云四号总工程师李卿说,风云四号配置的干涉式大气垂直探测仪,因其工作机制对外界微小振动干扰极其敏感,哪怕只是在卫星边上吹一口气,就会导致产生无法甄别或消除的谱线,使光谱性能退化。同时,振动也会造成探测仪以及辐射计扫描机构扫描控制精度下降,直接影响载荷的性能指标。

李卿透露,为了克服微振动影响,研制团队在对卫星10余个转动部件的振动特性与传递路径的分析、试验的基础上,提出了微振动测量与抑制的方法,并在工程上成功实现了振源隔振装置和有效载荷隔振装置的研制。这相当于给单机坐上软沙发,成功隔绝平台微小的振动影响,微振动抑制效率达到90%以上,为探测仪器的正常运转提供了良好力学环境。

36000公里高空明察秋毫

为了提高天气预报的准确性,数值天气预报已成为当前制作日常天气预报的主要方法,而数值预报的前提是精确的大气观测参数,以为复杂的大气环境动力学方程提供初始条件。气象卫星又被叫做定量遥感卫星,除了获取云图外,更重要的功能就是获取准确的、定量化的大气和地表观测信息,为后续的应用提供服务。董瑶海打比方说,当地面的温度有1℃的变化,气象卫星就要在36000公里的高空感测出来,提供科研人员进行分析。

针对越来越高的定量遥感需求,风云四号装载的多通道扫描成像辐射计、干涉式大气垂直探测仪和闪电成像仪,在性能上比之前的卫星有大幅的提升。据透露,卫星装载的我国自主研制,也是国内首次应用的闪电成像仪,一秒钟可以拍摄500张闪电图,探测区域范围内的闪电频次和强度,这可以用来实现对强对流天气的监测与跟踪,提供闪电灾害预警。

不过,董瑶海也表示,天气预报是一件极其复杂的工作

三万六千公里高空指哪拍哪

,除了温度外,还包含湿度、压强、风等很多指标,涉及温湿度、导风、闪电、辐射、云和气溶胶、大气成分等数十个种类卫星遥感数据产品的应用。据悉,风云四号卫星正式投入业务运行后,将提供包括云、辐射、温湿度、大气、导风、闪电等34种数据产品。 ( 刘锟)