气象卫星说白了是个太空气象站
  • 来源:科普时报
  • 作者:曹 静
  • 2019-11-12 15:09



第一次到气象卫星科普基地看到卫星样星实物的人通常会吃惊地问“原来这就是卫星啊?是真的吗?”大家前后左右怎么看都觉得和想象中的卫星不一样,但面对“你想象中的卫星是什么样子?”的问题却多数答得上来。

是的,不仅我们看到卫星样星时觉得和神秘的想象有差异,仔细想想就是它看我们地球的视角也同样令我们惊奇!今天就跟大家聊聊我国的气象卫星——风云卫星。

风云卫星长啥样?

我国的气象卫星是风云系列卫星,包括极轨系列(单序号)和静止系列(双序号),截至目前为止,总共发射了2个系列,4个型号,17颗卫星。

目前发射的每个型号卫星外观差异较大,但同一型号外形基本一致:风云一号4颗卫星都像一只展翅翱翔的大鸟,主体是1.2米高,长、宽各1.4米的立方体,它们的两只“翅膀”是由长达8.6米的太阳能帆板组成;风云二号8颗卫星都像带着个陀螺头的直径2.1米、高1.606米的圆柱体,表面也由太阳能板包装;风云三号01批4颗星和风云四号A星都是独臂侠,独臂也由太阳能帆板组成,但主体分别呈四方形和六面柱体构型。所有的太阳能帆板都起着将太阳能转化成电能,为卫星提供电能支持的作用。

气象卫星真没那么简单

尽管风云卫星的本质是一个气象站,但跟着我读下去,你一定会发现,向太空中发射个气象站可不是一件容易事,它在克服地心引力进入轨道前、在入轨那一刻、在业务运行中,需要克服的难题比你能想象的要多得多。

首先,它要能抗击发射时的巨大冲击力。卫星不但要实用,而且要结实粗壮,最起码能承受火箭发射时的加速度冲击和强烈振动。

其次,要能避开对流层、电离层、空间碎片的影响,选择合适的窗口发射,避开对流层风雨雷电等日常天气的干扰;根据空间天气预报避开粒子流、磁层等干扰,要通过低轨(极轨气象卫星)和高轨(静止气象卫星)两个空间碎片高发带,真是九死一生。

第三,要有强大的忍耐酷暑严寒能力。卫星在太空中受太阳影响所承受的温度变化通常在零下80多摄氏度到零上100多摄氏度之间。在这样的环境下,卫星星体本身、携带设备的性能都会受到影响,卫星散热、保温或者加热能力都要很强,才能确保卫星在太空正常工作。

第四,要有抗空间粒子辐射的能力。空间粒子和具有辐射累积效应的器件都有可能对卫星造成损伤,只有宇航级器件必要的辐射防护加固措施才能使卫星抵抗空间辐射。

第五,气象卫星与火箭分离后不可避免会产生初始角速度,此时卫星实际上是处于非常不稳定的翻滚状态,需立即进入速率阻尼工作模式,由姿轨控系统逐渐消除卫星角速度。

第六,待气象卫星把太阳帆板展开并朝向太阳,产生充足电能给电池充电,就要与地面建立联接,连接成功后才能进行“天地对话”,地面系统才能获取卫星实时状态,包括工作模式、轨道、姿态、温度等,之后,卫星携带的设备才能陆续逐步开机。

第七,气象卫星星载仪器打开后,进入正常观测模式,此时太空中才可以说多了一个全自动稳定运行的气象站,这个太空气象站在运行中观测到大量全球地表及大气信息并实时传送给地面系统。

一个强有力的促进者

太空气象站和地面气象站有很大差异,地面气象站一个站只代表一个点的资料,而太空气象站可以用同一种仪器观测全球的天气(极轨气象卫星)或连续观测地球1/3表面的天气(静止气象卫星);另一个巨大的不同是当地面气象站出现故障时,技术人员可以及时进行维修处理,而太空气象站一旦出现故障则极可能是特别烧脑甚至是毁灭性的问题。

对于生活在地球上的一分子,我们可能觉得对自己生活的这片土地认识很深刻。对于传统的气象工作者来说,可能也觉得对于自己负责预报的区域早已了如指掌。然而当我们换一个角度,借助太空气象站从天上来俯瞰地球和大气,看着源源不断输送下来的海量观测数据时,我们平时熟悉的一切可能就会变得不再一样!直观的卫星云图、同化到数值预报中的卫星资料,正在或已改变了我们传统天气预报的方式甚至思维模式,太空气象站正在成为数据宝库的制造者和天气预报更趋于准确的强有力促进者。

(图片来自国家卫星气象中心)   


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