风云系列卫星是中国的气象卫星,由上海航天技术研究院研制,主用户为中国气象局,目前有地球静止轨道风云二号F、G、H星、风云四号A、B星,太阳同步轨道风云三号C、D、E、F、G星10颗卫星在轨运行。中国地球静止气象卫星预定的定点位置有三个:105ºE、86.5ºE和123.5ºE,其中105ºE为业务卫星的定点位置,其他两个位置一般用于备分星或准备废弃卫星的位置。[1]
风云系列卫星已被世界气象组织列入全球業務應用氣象衛星序列。
风云一号气象卫星,中国研制的第一代太阳同步轨道气象卫星。卫星可以向世界各地云图接收站发送实时的卫星云图,还可以对海洋水色进行探测和对海温进行遥感研究;卫星上携带有空间粒子成分监测器,可对空间环境进行研究。
风云二号气象卫星是中国研制的第一代地球静止轨道气象卫星,采用自旋稳定的東方紅二號平台。其主要任务是对地观测,每小时获取一次对地观测的可见光、红外线和水汽的云图。被世界气象组织列入全球观测业务系统中全球静止卫星星座的业务星。
风云三号气象卫星是中国研制的新一代极地轨道气象卫星,主要用于有关大雾、冰凌、积雪覆盖、水情、火情等方面的监测服务。風雲三號氣象衛星采用SAST3000平台,發射質量為2,353千克,设计寿命3-5年[10],尺寸為4.46米×10米×3.79米。2000年9月,国家批准风云三号卫星立项。
风云四号气象卫星是中国新一代地球静止轨道气象卫星,可实现天气分析和预报、短期气候预测、环境和灾害监测等应用服务。与“风云二号”相比,在性能上将大為提高,观测精度,观测要素,观测效率、产品种类和数量、应用领域等明显增加,當中的静止轨道微波大气探测技术是世界首創。[19][20]
风云四号计划发展光学和微波两种类型的卫星,光學型衛星發射質量5,400千克,微波型衛星發射質量3,200千克。[10]卫星使用全新研制的SAST5000平台,主体呈六面柱体,设计寿命7年,采用单面丁字型二次展開太陽能帆板,有別於传统卫星的双翼太陽能帆板。[21]与风云二号卫星采用的自旋稳定不同,风云四号采用三轴稳定,让卫星的有效载荷始终对准需要观测的目标,从而将观测效率提高近20倍。[22]
光學型衛星装载四种先进有效载荷:「多通道扫描成像辐射计」、世界首个「干涉式大气垂直探测仪」、中国首个「闪电成像仪」和「空间环境监测仪器包」[23]。[19][22][24]风云四号開創性將「多通道扫描成像辐射计」和「干涉式大气垂直探测仪」同时装载在一枚卫星上[25],解决了多个仪器动力学环境相互干扰等技术问题,突破了「图像定位与配准技术」、「整星微振动抑制技术」、「高精度高稳定度姿态控制技术」等多项关键技术,一改以往国际上須將两种仪器分别装在两颗卫星上的做法。[26]
「图像定位与配准技术」使卫星图像定位与配准精度达到1像元,即使在36000公里静止轨道对地球观测,误差亦可控制在1公里之内,补偿效率到达98.8%;扫描辐射计技术能感知地面温度0.1℃的变化,絕對誤差少於1℃,兩項指標与美国的GOES-R卫星相当。[27]风云四号闪电成像仪能一秒钟拍摄500张闪电图,实现区域闪电频次和强度探测功能,对强对流天气进行监测与跟踪,提供闪电灾害预警[28]。风云四号可见光空间分辨率由风云二号1.25公里提高到500米,红外高空间分辨率2公里,全圆盘成像时间15分钟,还新增了区域扫描功能,1000×1000公里区域观测能力为1分钟。[29]
风云四号从1994年提出设想,2010年由国家正式批准立项,直到首颗卫星成功发射,共历经22年,是中国历史上投资最多、研制时间最长、技术难度最大的对地遥感卫星。[20][30]
因风云三号B星在轨运行时间远超设计寿命,卫星仪器及能源均已无法支持正常业务运行,且相关资料可由风云三号在轨业务卫星替代,经研究并报请中国气象局批准,我中心定于2020年6月1日起停止风云三号B星观测资料和产品的对外服务。
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