“風雲系列氣象衛星的發展可以説是我國改革開放發展的一個縮影。通過30年我們堅持不懈地奮鬥和自主創新,氣象衛星已成為現代氣象業務和國民經濟建設中必不可少的科技支撐。”國家衛星氣象中心主任楊軍説。
30年,彈指一揮間。在歷屆黨和國家領導人的重視和關懷下,我國已成功發射了9顆風雲系列氣象衛星,目前,仍有4顆在軌穩定運行,為氣象、海洋、農業、林業、水利、航空、航海和環境保護等領域提供了大量的公益性、專業性和決策性服務,産生了巨大的社會效益和經濟效益。如今,風雲系列氣象衛星已成為我國民用遙感衛星效益發揮最好、應用範圍最廣的衛星之一。
從試驗應用型到業務服務型
“氣象衛星的工作,我們是白手起家,沒有人去告訴你如何去做,要靠實踐凝練,要花代價去換取經驗和知識。”風雲一號A星地面應用系統總指揮、國家衛星氣象中心原主任鈕寅生説。
在氣象衛星取得斐然成績的同時,人們都不會忘記那曾經刻骨銘心的痛:
——1988年10月15日,成功在軌穩定運行39天的我國第一顆極軌氣象衛星——風雲一號A星姿態失控,整星失敗。
——1991年2月14日,風雲一號B星在正常在軌運行165天后,由於星載計算機內存儲數據跳變,導致衛星姿態再次失控。
——1994年4月7日,即將成為我國第一顆靜止氣象衛星的風雲二號01星在發射前8小時的模擬測試中,肼系統發生泄漏,導致廠房失火,衛星被燒燬。
——1997年6月10日和2000年6月25日分別發射的風雲二號A星和B星,在在軌運行10個月和8個月之後,也都因各種問題無法正常工作,均未達到設計壽命。
回望歷史,正是這些在心頭久久揮之不去的痛,為我國極軌和靜止氣象衛星的研製和技術積累了經驗;也正是這些痛,在時時刻刻激勵著氣象衛星科技工作者以更加“嚴、慎、細、實”的工作態度投入到衛星的研製和應用中。“面對這項高投入、高技術、高風險、高回報的工作,我們來不得半點馬虎。”楊軍説。
不平凡的歷程勢必造就一個不平凡的衛星平臺,勢必培養出一批勇於克服困難、迎難而上、鍥而不捨的氣象衛星科技人員。在經歷了挫折之後,一個個神話在航天人和氣象人的手中書寫。
1999年5月10日和2002年5月15日,分別成功發射了風雲一號C星和D星。風雲一號C星在軌正常業務運行4年9個月,大大超出2年的設計壽命,而D星至今仍穩定運行。
2004年10月19日和2006年12月8日,分別成功發射了風雲二號C星和D星,首次共同實現了“雙星運行、互為備份”。其中,風雲二號C星及地面應用系統還榮獲2007年度國家科技進步一等獎。
從第一代氣象衛星到第二代
經過30年的發展,我國氣象衛星已實現了業務化、系列化,並率先實現了我國應用衛星從試驗應用型向業務服務型轉變的目標。
然而,面對成績,我國的航天人和氣象人的目光並沒有僅僅停留於此。
隨著我國經濟社會的快速發展,風雲一號氣象衛星上裝載的5個通道的1個儀器已早已無法滿足氣象現代化的需求。防災減災、氣候變化、環境生態保護等一個個問題亟待氣象衛星人為其破解之路提供科技支撐。
就在風雲一號氣象衛星的發展逐步走向正軌時,發展我國第二代極軌氣象衛星的議案又擺在大家面前。“上世紀90年代,正是氣象衛星發展最艱難的時候。但儘管如此,大家還是滿懷希望,很多人都是在研製風雲一號氣象衛星的同時,又再為發展我國第二代極軌氣象衛星謀劃著。”楊軍説。
經過8年的“艱苦抗戰”,我國航天人和氣象人並肩完成了美國用40年才走完的路。2008年5月27日,我國新一代極軌氣象衛星風雲三號A星被成功送入預定軌道。隨著衛星一同被送入太空的還有星上裝載的11個先進的遙感儀器及99個光譜探測通道,其中有5個通道的分辨率達到250米。而在30年前的風雲一號A星上,僅有1個儀器及5個通道。
除了量上的突破,風雲三號A星更注重在質上的突破。它實現了我國氣象衛星從單一遙感成像到地球環境綜合探測、從光學遙感到微波遙感、從公里級分辨率到百米級分辨率、從國內接收到極地接收的四大技術突破。
在我國極軌氣象衛星進入嶄新的歷史階段時,靜止氣象衛星的更新換代工作也在有條不紊地進行中。目前,我國第二代靜止氣象衛星風雲四號已進入立項階段,將於2013年前後發射首顆衛星。
“氣象衛星事業是幾代人奮鬥的結果,這條路走得很難、很艱苦,但是很有成效。我們相信,只要團結起來,不斷改進,未來中國的氣象衛星一定會更好。”中國工程院院士、風雲二號地面應用系統總師許健民説。
從蹣跚學路到天地一體化的楷模
作為衛星工程的五大系統之一,地面應用系統是充分發揮衛星應用效益的堅實保障。“為了充分發揮衛星的效應,要求是地面應用系統的發展要略超前于衛星的發展。”鈕寅生説。伴隨著衛星的發展,我國氣象衛星地面應該系統的建設也在不斷推進中:地面接收站從無到有,從3個到5個,從國內走向國外;地面應用系統從無到有,從一個系統運行到多個系統並行。
“風雲衛星地面應用系統的技術含量和工作量,不亞於甚至超過衛星本身,它不僅是國內最好的系統,而且在世界上也是先進的。” 中科院院士匡定波説。
回首衛星氣象人走過的30年,許健民感觸最深的不是那些令人耀眼的成就,而是當初難以想像的各種困難。他連連用“其中的不確定性太大了,現在回過頭來看,都覺得後怕”來形容他現在的心情。他説:“科研人員承受了來自各方面的埋怨和壓力,我們只能一點一點從基礎做起,一步一步地去解決問題。”
如今,風雲衛星地面應用系統成功解決了海量、高速氣象衛星數據的實時採集和異地間實時遠程傳送問題,突破了衛星資料接收處理、預處理、産品處理、存檔、分發、應用等關鍵技術,克服了國內雙星和國外多星業務化接收處理給應用系統帶來的技術複雜性和兼容性的難題,實現了系統的穩定可靠運行,年運行成功率保持在99.5%。
特別是風雲二號地面應用系統中的高精度圖像定位技術破解了我國航天事業“要命”問題,受到了美國航空航天局(NASA)局長麥克·格瑞芬博士的稱讚,被國際同行專家公認為達到了國際先進水平。
風雲系列氣象衛星星地一體化的共同發展模式也被我國航天界譽為“天地一體化的楷模,地面應用系統的典範”。
從無從應對到成竹在胸
“浣熊”、“鳳凰”、“森拉克”、“黑格比”、“薔薇”……2008年登陸我國的颱風個數較常年同期偏多,颱風登陸強度強。但由於預報準確,防禦措施到位,颱風造成的人員傷亡和經濟損失較2000年以來同期偏輕。而在其中,氣象衛星時刻密切監測,追蹤颱風動向,為預報人員及時提供最新衛星雲圖,可謂功不可沒。
然而,思緒回到了建國初期,颱風肆虐、乾旱橫行、強寒潮突至,自然災害給新中國的發展設置了一道道障礙。特別是1968年,颱風頻襲我國東部沿海,損失慘重。“當時,由於氣象部門在颱風的監測手段上還很缺乏,特別是對於颱風的移動路徑和強度無法作出準確的判斷。”許多老同志回憶道。
肩負重任的風雲氣象衛星沒有讓人們失望。自2005年1月以來,我國風雲系列衛星對太平洋生成的92個,影響或登陸我國大陸的33個颱風全部進行了全程監測。
近年來,氣象衛星在防災減災、應對氣候變化、奧運氣象服務保障和空間環境監測預報等方面都得到廣泛應用,取得了顯著成績。
在2003年的淮河特大洪澇災害、2006年的大興安嶺特大森林大火、2006年的北京特強沙塵暴、2008年年初的低溫雨雪冰凍天氣、每年初冬襲擊我國大部地區的大霧等災害性天氣的氣象服務中,都可以找到風雲衛星的資料和産品;在我國夏季風、乾旱、積雪監測,全球臭氧及海冰變化趨勢分析中,氣象衛星資料都得到了廣泛應用。
在2008年北京奧運會及殘奧會氣象服務中,風雲系列衛星更發揮了重要作用。氣象衛星在密切監視颱風、暴雨等強對流天氣的同時,積極為北京市熱環境、大氣氣溶膠、臭氧監測提供科學數據,為青島奧帆賽海域滸苔治理工作提供每日滸苔分佈圖。
氣象衛星資料和産品除了服務與現代氣象業務外,還積極服務軍隊、水文、海洋、農業、林業、民航、交通、電力等部門。據統計,目前,接收與利用風雲二號氣象衛星資料及産品的用戶已超過2500家。
從依靠國外資料到為國外同行提供資料
隨著我國靜止和極軌氣象衛星的相繼成功發射和投入業務運行,風雲一號C、D星,風雲二號C、D星,風雲三號A星都被世界氣象組織納入全球業務應用氣象衛星序列之中。我國氣象衛星在國際上的影響越來越大,發揮的作用日益顯著,大量國際用戶直接接收或利用我國的風雲氣象衛星資料。
“特別是在風雲三號A星成功發射之後,我們仿佛成了‘香餑餑’,很多發達國家的氣象部門都主動與我們聯絡,希望共享風雲三號A星資料。”楊軍自豪地説。
短短的30年光陰,在黨中央、國務院的領導的關懷和關注下,我國已成為同時擁有極軌和靜止氣象衛星的極少數國家之一,並且在地球觀測組織(GEO)中發揮了重要作用。
1993年5月,中國氣象局向朝鮮提供了一套極軌氣象衛星資料接收處理系統,這是我國向國外出口的第一套氣象衛星資料接收處理系統。為了加強衛星數據共享工作,我國成功開發了FENGYUNCast接收系統,並於2006年和2007年分別向亞太地區17個國家贈送了該接收設備,使得風雲衛星數據在世界範圍內得到了更廣泛的應用。與此同時,澳大利亞、日本、新加坡、馬來西亞、菲律賓、韓國、朝鮮、伊朗、阿曼、新西蘭等國家以及我國香港和澳門特別行政區也都在不同程度地接收和利用風雲二號衛星數據。(記者 胡亞)