科技日報記者 付毅飛
4月16日9時36分，長征四號乙遙五十一運載火箭在酒泉衛星發射中心點火升空，成功將我國首顆降水測量專用衛星——風云三號G星送入預定軌道，發射任務取得圓滿成功。
(資料圖片僅供參考)
風云三號G星是我國第二代低軌氣象衛星風云三號系列的第7顆衛星。記者從中國航天科技集團八院了解到，該衛星在國際上首次采用雙頻主動降水測量雷達與被動微波、光學遙感相結合的綜合探測，將實現降水測量從“被動看”到“主動探”的跨越，填補國內降水三維立體層析探測數據空白，整體功能性能達到國際先進水平。
這顆衛星到底都有哪些“獨門絕技”？
讓“毛毛雨”無處遁形
降水是全球水循環中的重要過程，降水量多少和降水在時間與空間分布的變化會極大地影響人們生活。我國處于北太平洋西部臺風活動帶上，近年來，臺風暴雨內澇成為我國部分城市面臨的重要災害之一，人民生活受到很大影響。
獲取降水資料，傳統上主要通過雨量計、地基雷達等手段，但由于地面設備配置數量有限且分布不均，難以獲取大范圍高空間分辨率的地面降水信息。風云三號G星搭載了我國首套“空中雨量計”——星載Ku、Ka雙頻降水測量雷達，將雷達觀測分辨率高和衛星觀測范圍廣的優勢結合起來，可通過向大氣發射無線電磁波信號，接收大氣中不同高度層的降水粒子反射信號，獲取垂直方向不同高度層的降水結構信息，實現垂直方向降水的探測。
同時，該衛星還能利用雷達跨軌方向的掃描能力，實現對水平方向的降水探測，從而具備自上而下獲取三維結構信息的能力，如同對大氣降水進行“CT”掃描。
此外，兩個頻段雷達同步工作，可利用不同高度層降水粒子對雷達輻射微波信號反射率不同的特性，區分雨和雪，并對降水進行精確估計。Ku頻段有利于探測強降水，Ka頻段有利于探測弱降水，兩者結合形成的雙頻探測,可以擴大降水探測能力，提高降水反演精度，精準感知407公里高度內地球大氣0.2毫米/小時如毛毛雨般的降水強度變化。相比國外同類儀器，其在相同靈敏度下的距離分辨率提高了1倍。
對臺風暴雨“精確把脈”
除了主動降水測量雷達，風云三號G星還搭載了一臺全新升級換代的設備——微波成像儀。
作為國內首次配置的降水型多通道、高靈敏、高精度的輻射計，微波成像儀將在國內首次實現9頻點26通道一體化探測。它可以接收地球大氣10至183GHz微波輻射能量，像一只高靈敏、高精度的千里眼，獲取臺風內部溫濕結構、臺風強度、臺風影響區雨強等關鍵信息，預測臺風未來發展情況，對臺風暴雨“精確把脈”。
此外，衛星搭載的光學遙感載荷——中分辨率光譜成像儀將實現可見光/紅外云圖、云頂溫度、云頂高度、有效粒子半徑和云形態學方面的要素探測，進而輔助判斷降水云的存在，完善微波測量的反演結果。
主動降水測量雷達與被動微波、光學遙感相輔相成，將實現降水要素的多體制聯合協同探測。這樣的強強聯合，將使風云三號G星成為降水測量界的“頂配”。
靈動跳出“太空芭蕾”
風云三號G星運行在低軌低傾角的非太陽同步軌道，太陽會定期出現在軌道面的左右兩側，光照條件的不斷變化使得衛星外部熱環境變化復雜。要保證外部熱環境和單機工作環境穩定，衛星需要保持始終以同一側面面向太陽。
為此，姿軌控系統設計了自主偏航姿態機動模式，當太陽光從軌道面的一側運動到另一側時，衛星將自動完成180度轉身，靈動地跳出“太空芭蕾”。
另外，風云三號G星的運行軌道距離地面約407公里，大氣密度較高，在太陽活動高年，衛星1天的軌道高度衰減可達600多米。而根據任務要求，衛星軌道高度要控制在100米的偏差以內。研制團隊凝聚集體智慧，實現了衛星軌道高度維持、偏心率與軌道相位協同自主控制，使得衛星能一直以固定高度經過同緯度地區上空，保障其業務應用效能。
在后續的業務運行中，風云三號G星將發揮“獨門絕技”，與在軌運行的風云三號C星、D星和E星進行組網觀測，形成完整的低軌氣象衛星業務綜合觀測能力，使我國成為全球唯一同時運行“上午、下午、晨昏、傾斜”4條近地軌道氣象衛星的國家。屆時我國全球數值天氣預報精度將提高3%左右，預報時效將延長24小時左右，氣象災害監測時效可提高近一倍。
（中國航天科技集團八院供圖）
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