作为我国第二代极轨气象卫星的第四颗卫星，风云三号D星于上个月成功发射。至此，我国已成功发射 16 颗气象卫星，也因此成为世界上在轨气象卫星数量最多、种类最全的国家之一。
本报作者张晶晶、袁一雪
作为我国第二代极轨气象卫星的第四颗卫星，风云三号D星于上个月成功发射。经在轨测试后，该星将投入业务运行，成为我国低轨道下午观测的主卫星。它将与在轨的风云三号B星、C星组网观测，使全球数值天气预报的更新时效从 6 小时提高到 4 小时。
至此，我国已成功发射 16 颗气象卫星，也因此成为世界上在轨气象卫星数量最多、种类最全的国家之一。这些卫星为我国气象、海洋、林业、农业、民航以及军事等应用领域提供观测信息。
太空中的天气瞭望者
作为人造地球卫星的一种，气象卫星肩负从太空对地球及其大气层进行气象观测的重要任务。作为卫星气象观测系统的空间部分，气象卫星上载有各种气象遥感器，观测地球及其大气层的可见光、红外和微波辐射，然后传送给地面接收站。地面站将接收到的信号传输到处理中心，经过解码复原，建模处理形成各种关于云层、地表和海面观测数据，再通过进一步处理和计算，得出各种气象参数。
气象卫星是世界上应用最广的卫星之一，与人类的日常生活息息相关。与其他的气象观测手段相比，气象卫星观测范围广、次数多、时效快、数据质量高，不受自然条件和地域条件限制，由气象卫星所提供的气象信息已广泛应用于日常气象业务、环境监测、防灾减灾、大气科学、海洋学和水文学的研究。
中国目前已经成功发射了 16 颗气象卫星，那么这些卫星之间有什么不同呢？国家卫星气象中心研究员、风云三号气象卫星地面应用系统总设计师杨忠东在接受《中国科学报》记者采访时介绍说：“目前，气象卫星可分为两大类：极地轨道太阳同步气象卫星和静止轨道地球同步气象卫星，简称极轨卫星和静止卫星。”
“在轨卫星之间的功能布局是相互配合的。目前静止卫星主要是做天气预报，对亚太地区进行高频次大气观测。极轨系列基本沿经度线方向实现跨越南北极全球观测，获取的观测信息提供全球天气预报，生态环境监测、防灾减灾等多个领域广泛应用。每 6 个小时可以把全球完全无死角地看一遍。可以观测的不仅有可见光，还包括微波和红外信号。”
一代卫星一代人
早在 1969 年 1 月 29 日，周恩来总理高瞻远瞩地提出：“要搞我们自己的气象卫星”，并于 1970 年 2 月亲自批准中共中央、国务院、中央军委文件，下达了研制气象卫星的任务。
“风云卫星是一代卫星一代人。”身为风云气象卫星和卫星气象工作者的杨忠东感慨地说道。
风云一号气象卫星，是中国研制的第一代极轨气象卫星。卫星可以向世界各地云图接收站发送实时的气象云图，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。
风云一号A和风云一号B卫星分别在 1988 年 9 月 7 日和 1990 年 9 月 3 日发射升空，但这两颗卫星均出现了控制系统故障，分别只工作了 39 天和 165 天。
“总结两颗星的短寿命的经验和教训换来了第三颗星的长寿命。”杨忠东说，风云一号C星解决了寿命问题，也成为中国第一颗被世界接纳的业务应用卫星。该卫星于 1999 年 5 月 10 日发射升空，并超期服役，到 2005 年的工作依然正常。
“从那开始，风云三号的A、B、C星，虽然设计寿命是3~5 年，但是一般都工作七八年。卫星平台相当于运载工具车辆，能用多久关键还是仪器是否好用。”
风云三号A星、B星和C星分别于 2008 年、2010 年和 2013 年成功发射。最新发射的D星是风云三号系列的延续，在功能上显著升级。相对于C星，D星整星技术状态变化较大，其中红外高光谱大气探测仪、高光谱温室气体监测仪、广角极光成像仪和电离层光度计 ４ 个仪器为全新研制产品，实现了全球、全天候、高光谱、三维和定量遥感探测。
从具体功能来看，红外高光谱大气探测仪可以测量大气在不同光谱通道的辐射值，再得到全球大气温、湿度的三维分布，提升大气探测精度。高光谱温室气体监测仪能对全球主要温室气体二氧化碳、甲烷和一氧化碳等进行高精度探测，用于全球温室气体排放、温室气体与气候变化关系等一系列科学问题的研究。广角极光成像仪和电离层光度计则分别用于获得磁层不同区域的时空信息、准确定位极光边界等。
资料免费开放共享
中国是世界上少数同时拥有极轨和静止气象卫星的国家。风云系列气象卫星已经与美国、欧洲气象卫星形成世界公认的气象卫星界的三足鼎立的格局，共同服务于全球天气预报，造福全人类。
风云三号卫星与美国现役 NOAA 系列气象卫星、欧洲新一代气象卫星 METOP 一起，被世界气象卫星协调组织纳入新一代世界极轨气象卫星观测序列，成为全球天基气象观测系统的重要组成部分。
风云三号所得到的观测资料全部向全球免费开放共享，在国际上有着非常广泛的用户，用于生态监测和全球气候变化研究等。根据国家卫星气象中心统计，有超过 70 个国家和地区在下载使用风云三号数据，其中也包括 37 个“一带一路”沿线国家和地区。甚至有许多国家的用户为了满足高时效获取资料的需求，直接在自己国家建设风云三号数据直收站。当卫星从他们上空经过时，就能够第一时间把对本地的观测资料接收下来加以使用。目前，这样的数据直收站已经建了 40 多个。
风云三号D星一大亮点是增加了具有 1370 个通道的红外高光谱大气垂直探测仪，可以提供更精细的大气温度和湿度垂直探测信息，为数值天气预报提供更准确的初始场，提高预报精度，增强对我国中长期数值天气预报的支撑能力。
“从全球全天候三维多光谱定量遥感探测，到全球全天候三维高光谱定量遥感探测，从‘多’到‘高’，一个字走了近 10 年。”杨忠东感慨道。
对于“风云”家族的这颗新星，全世界都充满期待。杨忠东介绍说：“风云三号D星无论从功能性还是性能性都有显著提升，国内外都在期待这颗卫星尽快提供观测数据。卫星各遥感仪器开机后会进行全面严格的在轨测试，预计会在明年投入业务试运行。”
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