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风云四号“牛”上天了

36000公里外24小时观测地球

2016-12-11 23:26    编辑:聂方威

摘要: 昨日凌晨成功发射的风云四号,是我国新一代静止轨道气象卫星的首发星,整体性能达到甚至超越欧美最新一代静止轨道气象卫星的水平,我国静止轨道气象卫星实现了升级换代,将大幅度提高我国天气预报、生态环境监测等能力。

昨日凌晨成功发射的风云四号,是我国新一代静止轨道气象卫星的首发星,整体性能达到甚至超越欧美最新一代静止轨道气象卫星的水平,我国静止轨道气象卫星实现了升级换代,将大幅度提高我国天气预报、生态环境监测等能力。那么风云四号到底有多“牛”?

新技术

36000公里外“明察秋毫”

如果将太阳同步轨道卫星比喻为围绕着地球转动“流动巡逻的警察”,静止轨道卫星则好比“定点站岗的警察”。风云四号的“岗位”位于距离地球36000公里的高空,在如此遥远的太空对地球上风云变幻“明察秋毫”,得益于成功突破了代表国际先进水平的高精度图像定位与配准、微振动测量与抑制、定量化遥感等20余项关键技术。

高精度的图像定位与配准技术,是各国静止轨道卫星正在全力攻克的关键技术之一。这一技术能让卫星的“眼睛”从几万里之外的太空,精准地看到地球上任何想看的地方,并在拼接图像时做到零误差。为了突破这一技术,美国历时11年、经过5颗卫星的持续改进,在GOER-N上才取得突破,在刚刚发射的GOES-R卫星实现了定位精度达到1公里。

中国航天科技集团八院风云四号研制团队经过十多年的技术攻关,先后攻克了多项技术瓶颈,卫星图像导航配准精度达到“1像元”,即在36000公里高空对地拍照误差控制在1公里之内,补偿效率到达98.8%,与美国刚刚发射的GOES-R卫星相当。

新平台

实现24小时“凝视”地球

今后,在长达7年的设计寿命期间,风云四号将接替风云二号“上岗”,成为全球对地观测业务卫星序列的重要一员。每天24小时、共计2555天的“执勤”期间,不能有丝毫差错,更不能“因病请假”,这对卫星“身体素质”提出了极高的稳定性与可靠性要求。

中国航天科技集团八院科研团队专门为风云四号“量身定制”了一个角秒级测量和控制精度的高轨三轴稳定卫星平台——SAST5000平台,平台采用六面柱体构型、单太阳翼、三轴稳定控制方案,并采用了双总线体制、高性能AOS技术、大功率电源、整星防静电技术、整星防污染技术等一系列关键技术,可实现对地球24小时“凝视”。

风云四号上的数管计算机和数据处理器,是卫星数据管理和数据处理的核心部件,相当于整颗卫星的“心脏”,一刻也不能停顿。而风云四号卫星载荷成像精度高、数据量大,如何确保数据处理器、数传系统高速稳定运行,且能灵活配置数据路由,将大量数据及时传回地面,在关键时刻不“卡壳”,也是研制团队面临的一大难题。

新载荷

隔振平台“搬到”太空

风云四号“最牛”的地方不仅在于搭载了许多先进的观测仪器,更在于将一种对观测环境要求极为“严苛”的仪器,与其他仪器一起搭载在同一颗卫星上,这就是干涉式大气垂直探测仪。

干涉式大气垂直探测仪是一种类似于给大气“做CT”的先进仪器,但使用起来也极为“娇贵”。一个细小的振动——哪怕只是在卫星边上吹一口气,就会导致产生无法甄别或消除的谱线,使得光谱性能退化。因此,该仪器在地面上使用,需专门为它建造一个超静隔音的地下室。在开放的太空使用,为了防止其他仪器振动和噪音干扰,欧洲计划专门为它发射了一颗卫星。

为了克服微振动的影响,研制团队对风云四号上的10多个转动部件的振动特性与传递路径,进行了深入分析和试验,提出了微振动测量与抑制的方法。并在此基础上,在国内率先实现了振源隔振装置和有效载荷隔振装置的工程化,使卫星平台对敏感载荷的振动干扰,降低到0.1mg(用手轻轻击桌面的振动量级约为300mg)。这相当把地面的隔振平台,直接“搬到”了太空。据新华社