4月16日，中國(guó)在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射風(fēng)云三號(hào)G星，這是風(fēng)云氣象衛(wèi)星家族中的第20顆衛(wèi)星，主要用于災(zāi)害性天氣系統(tǒng)強(qiáng)降水監(jiān)測(cè)，提供全球中低緯度地區(qū)降水三維結(jié)構(gòu)信息。作為中國(guó)首顆降水測(cè)量專用星，這顆衛(wèi)星有哪些“獨(dú)門絕技”？將如何在軌工作？
搭載中國(guó)首套“空中雨量計(jì)”
(資料圖)
降水是全球水循環(huán)中的重要過程，降水量多少和降水的時(shí)空分布變化會(huì)極大地影響人們的生活。關(guān)于降水資料的獲取，傳統(tǒng)上主要通過雨量計(jì)、地基雷達(dá)等手段，但由于地面設(shè)備配置數(shù)量有限且分布不均，難以獲取大范圍高空間分辨率的地面降水信息。
風(fēng)云三號(hào)G星搭載了中國(guó)首套“空中雨量計(jì)”——雙頻降水測(cè)量雷達(dá)，同時(shí)具備雷達(dá)觀測(cè)分辨率高和衛(wèi)星觀測(cè)范圍廣的優(yōu)勢(shì)。
這意味著，風(fēng)云三號(hào)G星具備自上而下獲取三維結(jié)構(gòu)信息的能力，就如同對(duì)大氣降水進(jìn)行“CT掃描”，以獲得精細(xì)的降水立體結(jié)構(gòu)信息。
具體而言，衛(wèi)星通過向大氣發(fā)射無(wú)線電磁波信號(hào)，接收大氣中不同高度層的降水粒子反射信號(hào)，獲取垂直方向不同高度層的降水結(jié)構(gòu)信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)垂直方向的降水探測(cè)。同時(shí)，衛(wèi)星利用雷達(dá)跨軌方向的掃描能力，實(shí)現(xiàn)對(duì)水平方向的降水探測(cè)。
首秀升級(jí)版氣象“千里眼”
為了進(jìn)一步提升對(duì)臺(tái)風(fēng)、暴雨等災(zāi)害性降水的高精度觀測(cè)，除了雙頻降水測(cè)量雷達(dá)外，衛(wèi)星還搭載了一臺(tái)全新升級(jí)的儀器——微波成像儀。
微波成像儀通過探測(cè)不同頻率譜段下物體對(duì)外輻射信號(hào)強(qiáng)度差異來(lái)獲取大氣、陸地、海洋表面等觀測(cè)對(duì)象的信息，再轉(zhuǎn)變?yōu)楹Ｃ骘L(fēng)速、海冰分布、地表溫度、大氣降水、土壤濕度等與人們生活息息相關(guān)的物理參數(shù)，最后形成多維圖像。
作為氣象領(lǐng)域的“千里眼”，升級(jí)后的微波成像儀可以接收地球大氣10GHz到183GHz的微波輻射能量，獲取臺(tái)風(fēng)內(nèi)部溫濕結(jié)構(gòu)、臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度、臺(tái)風(fēng)影響區(qū)雨強(qiáng)等關(guān)鍵信息，預(yù)測(cè)臺(tái)風(fēng)未來(lái)發(fā)展情況，對(duì)臺(tái)風(fēng)暴雨“精準(zhǔn)把脈”。
采用特別的低傾角軌道
風(fēng)云三號(hào)G星的運(yùn)行軌道高度為407千米，是風(fēng)云氣象衛(wèi)星家族史上“飛得最低”的成員。目前，低軌衛(wèi)星大多采用太陽(yáng)同步軌道，軌道傾角略大于90度，風(fēng)云三號(hào)G星則采用傾角為50度的低傾角軌道，是中國(guó)首顆低軌非太陽(yáng)同步傾斜軌道氣象專用星。
為何不采用太陽(yáng)同步軌道？專家指出，太陽(yáng)同步軌道上的衛(wèi)星每圈都會(huì)經(jīng)過地球的南北極，對(duì)極區(qū)觀測(cè)效率較高，但對(duì)中低緯度地區(qū)觀測(cè)效率偏低。而風(fēng)云三號(hào)G星主要用于觀測(cè)大氣降水現(xiàn)象，根據(jù)全球降水分布，其運(yùn)動(dòng)范圍需集中在中低緯度之間。采用低傾角軌道可以更好地覆蓋中國(guó)臺(tái)風(fēng)降水密集區(qū)域，提高觀測(cè)頻次和預(yù)報(bào)精度。
運(yùn)行于低傾角軌道也使風(fēng)云三號(hào)G星面臨不斷變化的光照條件，太陽(yáng)會(huì)定期出現(xiàn)在軌道面的兩側(cè)，在一段時(shí)間內(nèi)，太陽(yáng)照射衛(wèi)星的左側(cè)面，過一段時(shí)間，太陽(yáng)又會(huì)照射衛(wèi)星的右側(cè)面。為了維持穩(wěn)定的熱環(huán)境，衛(wèi)星可在3分鐘內(nèi)完成“自動(dòng)掉頭”，實(shí)現(xiàn)正飛和倒飛的靈活切換，使衛(wèi)星始終以同一側(cè)面面向太陽(yáng)。
在未來(lái)的業(yè)務(wù)運(yùn)行中，風(fēng)云三號(hào)G星將發(fā)揮這些“獨(dú)門絕技”，與風(fēng)云三號(hào)“黎明星”“上午星”“下午星”功能互補(bǔ)、相互配合，組網(wǎng)形成完整的低軌氣象衛(wèi)星業(yè)務(wù)綜合觀測(cè)能力，將預(yù)報(bào)精度提高3%左右，預(yù)報(bào)時(shí)效延長(zhǎng)24小時(shí)左右，氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)時(shí)效提高近1倍，為臺(tái)風(fēng)、暴雨、暴雪等災(zāi)害性降水提供高精度觀測(cè)資料。(完)
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