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我国静止轨道气象卫星的发展
我国静止轨道气象卫星的发展
8月30日，在兰州召开的机电商会四届四次常务理事会通过的决议之一，就是增补中国航天科技集团公司等会员企业为理事、常务理事单位。航天科技集团是经国务院批准，在原中国航天工业总公司（以前的航天工业部和七机部）所属部分企业事业单位的基础上，组建的国有大型独自企业，是国家授权的投资机构，由中央直接管理。航天科技集团主要承担运载火箭、卫星、载人飞船等航天产品的研制任务。迄今为止，长城运载火箭已经成功地完成了20多次国际商业卫星的发射任务。
为了适应国际航天市场中，卫星制造、发射服务和运营管理相互兼容的新型竞争模式，航天科技集团在提高大推力运载火箭能力的同时，也在积极开展各种卫星的研制与开发工作。静止轨道气象卫星就是其中的一例。
2003年年底航天科技集团将发射风云二号气象卫星C星。这颗星将成为我国气象卫星中的第一颗静止轨道应用卫星，其性能与目前仍在太空运行的风云二号实验星A星和B星相比，将有很大提高。风云二号D星预计在2006年前后升空，风云二号E星预计在2009年左右升空，其设计工作寿命均为3年。
风云二号为静止轨道自旋稳定气象卫星，是航天科技集团的第一代静止轨道气象卫星。在太空每分钟旋转100圈，也就是每0.6秒转一圈，对地球形成一条扫描线，同时向南北方向步进一步，一步相当于140微弧度，卫星在太空步进2500步，正好获得一幅完整的地球圆盘图。同时可以算出，自旋式卫星要得到一张地球盘图的时间为25分钟。
风云二号B星现有一个可见光通道、一个水汽通道和一个红外通道，C星将把观测通道提高到5个。装有5个通道的高分辨率扫描辐射计后，风云二号的对地观测能力将大大提高。目前，世界上采用自旋稳定方式的气象卫星，最多的也仅有4个观测通道，如日本正在使用的“葵花5号”。
风云二号C星将新增的通道是：将现有的波长红外通道一分为二，其主要作用是提高测量地球表面温度，C星对地表温度的测量精度将达到绝对温度0.2ºK至0.4ºK，换算到摄氏温度也就是误差不超过0.4ºC。C星还将再增设一个波长为3.5微米至4.0微米的中波红外通道，其主要是用来观测明火、大雾和沙尘暴。
航天科技集团目前正在加快第二代静止轨道气象卫星的研制工作。预计将在2012年前后发射风云四号卫星。卫星在距地面35,786公里、东经105º的赤道上空与地球同步运转。与第一代静止轨道气象卫星不同的是，风云四号气象卫星采用三轴稳定式，与自旋式卫星相比，有着明显的优势：它不必旋转，因此可以从高空目不转睛地“凝视”地球，对地球观测的时间利用率从5%提高到接近80%，提高了卫星对地观测的效率；多种遥感仪器可以同时对地观测；有利于大气的垂直探测，观测的区域更具灵活性，能根据用户的需求进行全球观测或区域观察。
为了实现数值天气预报，风云四号上将分批安装一系列最先进的有效载荷：
10通道的高分辨率成像辐射计 目前，有能力制造气象卫星的大多数国家，其探测波段并不多，即使是美国的气象卫星，预计也要到2010年才具有10个通道的观测能力。我国自行研制的10通道的成像辐射计，其技术在2010年至2020年左右仍具有国际先进水平。其对地球的观测时间较“自旋式”大为缩短，15分钟就可以为地球拍摄一张“圆盘图”。
大气垂直探测仪 迄今为止，除美国的气象卫星配置了垂直探测仪以外，还没有别的国家装有该设备。没有大气垂直探测仪的气象卫星只能实现二维扫描，不能立体地探测地球大气的温度和湿度。大气垂直探测仪又分为干涉分光式和滤光片分光式两种。我国计划在2005年发射的风云三号卫星上，装有滤光片分光式垂直探测仪。滤光片分光式垂直探测仪的不足，是只能做从近红外到远红外20多个通道，而干涉分光式垂直探测仪的探测波段可以达到1000个以上，其功能是实现对地球大气的温度、湿度的垂直立体结构进行精确的观察。
闪电成像仪 全世界平均每秒钟有近百次闪电，这是因为强对流天气很容易产生激烈的放电现象，并伴有雷暴、大风、冰雹、龙卷风等严重的灾害性天气。通过静止卫星对闪电进行观测，记录闪电发生的时间、位置和强度，以及闪电发生的气象条件，探索雷电与降雨和冰雹以及其他天气现象的关系，对减灾防灾具有重要的意义。闪电成像仪将在近3.6万公里的高度，用777.4纳米光谱谱段，记录下闪电的信息。
微波辐射仪 可见光和红外光都无法穿透地球的云层，而微波最突出的优点是能透过云层“看”到地面，并对云的内部进行观测，对灾害性天气现象的内部结构和演变进行观测，从而实现全天候的遥感测量。目前，发达国家仅在近地轨道的卫星上使用，而我国将努力将它安装到风云四号卫星上去。
X射线成像仪 在空间环境中，地球表面受到的X射线主要来自太阳。因此，X射线成像仪主要对着太阳成像，以获得太阳辐射X射线的二维分布图，这是一种进行空间天气观察和预报的重要仪器。
除了上述各种有效载荷都是国际上最先进的星载探测仪器外，风云四号还将突破许多新的技术难关。如红外探测器件要在绝对温度100ºK以下工作（即摄氏温度-173ºC），须采用辐射制冷器，并安装在卫星朝北面指向冷空间背景，这样卫星只能设计成单边太阳电池帆板。这种不对称构形在太阳光压的作用下，如不加克服的话，卫星会慢慢翻滚。星上探测仪器的光学镜面要作二维运动，储箱中的燃料存在晃动，这些干扰会使卫星的姿态不稳定。卫星只要发生0.0016º的姿态变化，就会使图像中一个像素的位置偏离1公里。为了获得高质量的图像，风云四号必须实现高精度、高稳定度的姿态控制，同时还要采用卫星补偿和扫描镜运动补偿等新技术，是每幅图像中的每个像素都准确到其对应的地理经纬度。
随着航天科技集团研制的东方红四号通信卫星和风云四号气象卫星以及长征五号运载火箭投入使用，将大大增强我国在航天国际市场上的竞争力。