記者俱鶴飛

  昨天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，成功將我國首顆低傾角軌道降水量測專用衛星——風雲三號G星送入預定軌道，發射任務取得圓滿成功。執行本次任務的火箭與衛星均由中國航太科技集團上海航太技術研究院抓總研製。

  風雲三號G星是我國第二代低軌氣象衛星系列風雲三號的第7顆衛星、風雲氣象衛星連續成功發射的第20顆衛星，也是我國首顆、國際上第3顆主動降水量測衛星。風雲三號G星發射重量約3.6噸，運行於高度407公里、傾角50度的傾斜軌道，衛星發射後將與C星、D星和E星進行在軌組網觀測，標誌著我國同時運行“上午、下午、晨昏、傾斜”四類近地軌道氣象衛星，成為世界上氣象衛星體系最完備的國家。

  它在國際上首次採用雙頻主動降水量測雷達與被動微波、光學遙感相結合的綜合探測，實現降水量測從“被動看”到“主動探”的跨越，進一步提高了我國氣象綜合觀測能力。這顆衛星到底有哪些“獨門絕技”？

  對大氣降水進行“CT掃描”

  據統計，全球颱風有三分之一左右產生於北太平洋西部，而我國正處於北太平洋西部颱風活動帶上，近年來，颱風豪雨內澇成為我國部分城市面臨的重要灾害之一。關於降水資料的獲取，傳統上主要通過雨量計、地基雷達等手段。但由於地面設備配置數量有限且分佈不均，難以獲取大範圍高空間分辯率的地面降水資訊。

  風雲三號G星搭載了我國首套“空中雨量計”——星載Ku、Ka雙頻降水量測雷達，將雷達觀測分辯率高和衛星觀測範圍廣的優勢結合起來，通過向大氣發射無線電磁波訊號，接收大氣中不同高度層的降水粒子反射訊號，獲取垂直方向不同高度層的降水結構資訊，實現對垂直方向的降水探測。同時，利用雷達跨軌方向的掃描能力，實現對水准方向的降水探測，最終使風雲三號G星具備自上而下獲取三維結構資訊的能力，就如同對大氣降水進行CT掃描，獲得降水精細的立體結構資訊。

  此外，風雲三號G星Ku頻段和Ka頻段雷達同步工作，可以利用大氣中不同高度層的降水粒子對兩個頻段雷達輻射的微波訊號反射率不同的特性，區分雨和雪，並對降水進行精確估計。Ku頻段有利於探測强降水，Ka頻段則有利於探測弱降水，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，精准感知407公里軌道高度內地球大氣0.2毫米/小時如毛毛雨般的降水强度變化，比國外同類儀器在相同靈敏度下的距離分辯率提高了1倍，可獲取更精細的降水三維結構資訊。

  對颱風豪雨“精確把脈”

  為了進一步提升對颱風、豪雨等灾害性降水的高精度觀測，風雲三號G星瞄準了“高探測靈敏度、高探測精度、多體制聯合探測”的發展方向。除了主動降水量測雷達外，衛星還搭載了一臺全新升級換代的儀器——微波成像儀。

  作為國內首次配寘的降水型多通道、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到183GHz微波輻射能量，進行全天時、全天候、多極化協同探測。就像一隻高靈敏、高精度的“千里眼”，獲取颱風內部溫濕結構、颱風强度、颱風影響區雨强等相關關鍵資訊，預測颱風未來發展情況，對颱風豪雨“精確把脈”。

  此外，衛星搭載的光學遙感載荷——中分辯率光譜成像儀，將實現可見光/紅外雲圖、雲頂溫度、雲頂高度、有效粒子半徑和雲形態學方面的要素探測，進而輔助判斷降水雲的存在，完善微波量測的反演結果。主動降水量測雷達與被動微波、光學遙感相輔相成，實現降水要素的多體制聯合協同探測，可謂強強聯合，成為降水量測界的“王炸”組合。

  首次採用低傾角軌道

  風雲三號G星是我國首次採用低傾角軌道的氣象衛星。低軌衛星大多數採用太陽同步軌道，傾角一般都在98度附近，風雲三號G星則與眾不同，採用了傾角為50度的“低傾角軌道”。

  為什麼選擇低傾角軌道？由於太陽同步軌道的傾角略大於90度，囙此，衛星每一圈都會經過地球南北極，使其針對極區觀測效率較高，但對中低緯度地區觀測效率偏低。風雲三號G星的主要觀測對象是大氣中的降水現象，全球降水又主要發生在地球的中低緯度地區，為了提高降水觀測的時效性，風雲三號G星便採用了低傾角軌道，衛星運動範圍集中在南北緯50度之間，從而可以更高效、更精准地觀測地球的降水現象。

  為確保衛星始終以同一側面面向太陽，穩定衛星的外部熱環境，風雲三號G星研製團隊為衛星量身定制了一套自動掉頭工作模式，在軌運行過程中，當太陽光從軌道面的一側運動到另一側時，風雲三號G星將自動旋轉，實現前後掉頭，從而確保始終以同一個側面面向太陽。這樣，無論太陽在什麼位置，衛星的外部熱環境都能相對穩定，從而保障了星上儀器始終處於舒適的溫度區間，發揮更好效能。

  在後續的業務運行中，風雲三號G星將發揮“獨門絕技”，與風雲三號晨昏星、上午星、下午星功能互補、相互配合，組網形成完整的低軌氣象衛星業務綜合觀測能力，將預報精度提高3%左右，將預報時效延長24小時左右，將氣象災害監測時效提高近1倍，有效監測衛星壽命週期內發生在海上的颱風內部雲、雨的發展過程，為颱風、豪雨、暴雪等灾害性降水提供高精度觀測資料，進一步提高全球數值天氣預報效能。