我國(guó)第二顆靜止軌道業(yè)務(wù)氣象衛(wèi)星——風(fēng)云二號(hào)05星與風(fēng)云二號(hào)C星有什么不同，在哪些方面有所改進(jìn)？地面應(yīng)用系統(tǒng)副總師、國(guó)家衛(wèi)星氣象中心系統(tǒng)發(fā)展室主任張志清近日向記者揭開(kāi)了它神秘的面紗。
與Ｃ星性能指標(biāo)基本相同
目前，我國(guó)在軌工作的靜止軌道氣象衛(wèi)星是2004年10月成功發(fā)射的風(fēng)云二號(hào)C星。兩年多的連續(xù)業(yè)務(wù)運(yùn)行表明，衛(wèi)星和地面系統(tǒng)配合良好、運(yùn)行穩(wěn)定，其最主要功能圖像獲取成功率達(dá)99.6％以上。
據(jù)悉，風(fēng)云衛(wèi)星的研制與生產(chǎn)是按批次進(jìn)行的，發(fā)射成功后按英文字母順序命名。風(fēng)云二號(hào)共３批，01批為試驗(yàn)星，已發(fā)射兩顆（FY-2A、FY-2B）；02批為業(yè)務(wù)星，計(jì)劃3顆，第一顆星即C星，第二顆就是D星，隨后還將發(fā)射E星；目前正計(jì)劃發(fā)展０３批。
張志清說(shuō)，05星是C星業(yè)務(wù)應(yīng)用的在軌備份與接替星，它與Ｃ星屬同一批次，搭載的儀器相同，探測(cè)、數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)廣播及空間環(huán)境監(jiān)測(cè)等指標(biāo)要求與C星一致，設(shè)計(jì)壽命為３年。
不過(guò)，科研人員根據(jù)C星在軌運(yùn)行情況，對(duì)05星的衛(wèi)星觀測(cè)能力、在軌運(yùn)行可靠性和使用壽命等24項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行了有效、合理的改進(jìn)，并通過(guò)相關(guān)試驗(yàn)、測(cè)試和驗(yàn)證，有效提高了該衛(wèi)星的技術(shù)水平。
有能力使05星優(yōu)于Ｃ星
05星的科研人員提出了“一次成功，3年壽命、優(yōu)于Ｃ星”的口號(hào)。張志清說(shuō)：“優(yōu)于Ｃ星主要指兩個(gè)方面：一是探測(cè)等主要性能優(yōu)于Ｃ星；二是爭(zhēng)取在使用壽命上優(yōu)于Ｃ星。”
可見(jiàn)光和紅外線自旋掃描輻射計(jì)是風(fēng)云二號(hào)０２批主要的探測(cè)儀器，探測(cè)性能的提高可以說(shuō)是一個(gè)永恒的主題，每一點(diǎn)提高都將讓科技人員付出辛勞和智慧。使用壽命的增加則直接提高衛(wèi)星的使用效益。
制約衛(wèi)星使用壽命的一個(gè)重要因素是燃料，而衛(wèi)星攜帶的燃料受制于原來(lái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和裝燃料的容器——肼瓶。而這些都是不能輕易改動(dòng)的。這就意味著科技人員只能在結(jié)構(gòu)不變、攜帶同樣燃料的情況下，采取技術(shù)措施去延長(zhǎng)衛(wèi)星的工作壽命。
根據(jù)靜止衛(wèi)星飛行特點(diǎn)，如果衛(wèi)星的軌道在發(fā)射初期處于負(fù)偏置，它將無(wú)須使用燃料推動(dòng)自行逐漸向正偏置變化，1年變化約0.9度，因此，采用使發(fā)射初期的軌道為較大的負(fù)偏置技術(shù)措施無(wú)疑會(huì)延長(zhǎng)衛(wèi)星的使用壽命。
但是，負(fù)偏置角越大，圖像配準(zhǔn)的難度就越大。把衛(wèi)星發(fā)射到負(fù)偏置，是靠火箭完成的，關(guān)鍵在于地面應(yīng)用系統(tǒng)能不能適應(yīng)這樣的負(fù)偏置。地面應(yīng)用系統(tǒng)總師、中國(guó)工程院院士許健民領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)，解決了圖像配準(zhǔn)這一世界性難題，并且在C星作了驗(yàn)證。在傾角比較大的情況下，他們也能保證圖像的配準(zhǔn)精度。
張志清說(shuō)：“Ｃ星的負(fù)偏置角打得比較小，不到1度。05星我們要求把負(fù)偏置打到2.5度。這樣，經(jīng)過(guò)在軌測(cè)試和試運(yùn)行，半年后自行變化到約負(fù)２度。經(jīng)過(guò)3年多運(yùn)行時(shí)間才作南北軌道保持控制，節(jié)省燃料會(huì)延長(zhǎng)衛(wèi)星的工作壽命。這需要通過(guò)星地配合才能做到?！?/p>
延長(zhǎng)衛(wèi)星的工作壽命，不僅提高衛(wèi)星的使用效益，也使更多時(shí)間的雙星觀測(cè)成為可能。要保持雙星觀測(cè)，如果衛(wèi)星工作3年，意味著每年都要發(fā)射一顆星；如果我們把衛(wèi)星使用壽命提高到4年的話，就意味著每?jī)赡臧l(fā)射一顆星即可，這也是我國(guó)的財(cái)力和現(xiàn)行設(shè)計(jì)體制都允許的。
可增強(qiáng)對(duì)災(zāi)害性天氣的監(jiān)測(cè)預(yù)警能力
05星發(fā)射成功后，在距地球約36000公里的赤道上空，將有兩顆靜止氣象衛(wèi)星始終俯瞰神州大地，可進(jìn)一步增強(qiáng)對(duì)災(zāi)害性天氣系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)預(yù)警能力。
首先是雙星觀測(cè)擴(kuò)大了監(jiān)測(cè)范圍。C星在東經(jīng)105度的赤道上空與地球同步運(yùn)行，05星將定點(diǎn)于東經(jīng)86.5度的赤道上空，這樣，我們的觀測(cè)范圍向西擴(kuò)展了18.5度。而西部是我國(guó)天氣系統(tǒng)的上游，一旦有風(fēng)生水起，衛(wèi)星就可以更早地監(jiān)測(cè)到，我們就能更早地察覺(jué)未來(lái)天氣的變化。
其次，雙星觀測(cè)可以提高觀測(cè)的時(shí)間分辨率。C星和D星雙星觀測(cè)的范圍大約80%是重疊區(qū)，而重疊區(qū)正好覆蓋我國(guó)及周邊，重疊區(qū)觀測(cè)的密度將因此提高。按照汛期觀測(cè)模式，我們就可實(shí)現(xiàn)每15分鐘獲取一幅云圖。這對(duì)即將登陸的臺(tái)風(fēng)和觀測(cè)等尤為重要。
第三，雙星觀測(cè)能增加新產(chǎn)品。比如，我們把雙星觀測(cè)重疊區(qū)域做出動(dòng)畫(huà)來(lái)，畫(huà)面看起來(lái)會(huì)更加細(xì)膩；如果把雙星觀測(cè)到的兩張圖拼起來(lái)，觀測(cè)到的區(qū)域?qū)⒏?。“雙星觀測(cè)令人期待，如果下顆星定點(diǎn)于東經(jīng)123.5度的赤道上空，我們甚至可以做云高的觀測(cè)?！?/p>
雙星業(yè)務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和建設(shè)富有特點(diǎn)
C星地面應(yīng)用系統(tǒng)被國(guó)家航天局局長(zhǎng)孫來(lái)燕稱為“天地一體化的楷模，地面應(yīng)用系統(tǒng)的典范”。05星的地面應(yīng)用系統(tǒng)又什么樣呢？
張志清說(shuō)：“05星地面應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)和建設(shè)是風(fēng)云衛(wèi)星應(yīng)用系統(tǒng)工程中花時(shí)最短的，工程技術(shù)人員在時(shí)間緊、周期短、任務(wù)重的情況下，克服了種種困難，完成了任務(wù)。我們有信心讓05星的應(yīng)用系統(tǒng)與C星一樣出色?！?/p>
C星、05星的業(yè)務(wù)將在同一計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)存貯系統(tǒng)上運(yùn)行。“我們的系統(tǒng)在是保障C星業(yè)務(wù)運(yùn)行的情況下，加載05星運(yùn)行軟件，由于系統(tǒng)的復(fù)雜性和關(guān)聯(lián)性，稍有不慎，會(huì)給現(xiàn)在的業(yè)務(wù)帶來(lái)不利影響。”衛(wèi)星中心為此作了大量行之有效的工作，先是仿真，然后逐漸加載軟件，終于順利實(shí)現(xiàn)了一個(gè)系統(tǒng)“跑”兩顆星。
在無(wú)線電設(shè)備方面，地面應(yīng)用系統(tǒng)采用國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，比如采用已經(jīng)成熟的大功率固態(tài)發(fā)射機(jī)，在穩(wěn)定性和可靠性方面將有很大提升。05星地面應(yīng)用系統(tǒng)以提高輻射定標(biāo)精度為重點(diǎn)來(lái)提高產(chǎn)品的精度，此外，還秉承了許健民院士重應(yīng)用和服務(wù)的傳統(tǒng)，在為八大業(yè)務(wù)軌道服務(wù)方面下了很多工夫。（冉瑞奎 通訊員 楊斗立 洪宇）
