降水卫星如何给云层做CT扫描?一起来探秘
栏目:新闻 发布时间:2023-04-25 09:36

4月16日上午9点36分,风云三号G星在酒泉成功发射。这是全球第三颗,我国第一颗专门用来测量am8亚美官网登录降水的卫星。它将在轨服役至少6年。这颗卫星有一个独特的本事,只要7天就可以完成一遍对全球中低纬度地区降水三维层析结构的探测,简单地说,就是相当于给空中的云层做了一个CT扫描。对气象科学家们来说,这个CT扫描,将为他们打开一个新的世界。

国家卫星气象中心副主任、风云三号极轨卫星地面系统总指挥 张鹏:准确知道降雨发生在什么位置、什么时间、下多大,这是一个世界性难题。预报的准确率,比如温度预报能达到七八十分,但是降雨预报的准确率只能达到二三十分的量级。

国家卫星气象中心副主任、风云三号极轨卫星地面系统总指挥 张鹏:它可以了解全球尺度降水,深化我们对降水全球气候形态的认识,进一步帮助科学家准确认识降水的机理,更科学进行降水预报,作用非常巨大。

降水雷达不仅能测出中到大雨,还能将细微如毛毛雨这样的变化监测出来,可谓是明察秋毫。这样细微的观测,对地面雷达来说也不是一件容易的事,天上400公里外的降水雷达是如何做到的呢?

国家卫星气象中心副主任、风云三号极轨卫星地面系统总指挥 张鹏:航天的科学家问我们气象的科学家,气象最需要观测的是什么要素?我们说是降水。我们又问,要准确地测量降水,必须要有天上的主动雷达,这个技术你们能实现吗?我们要求这颗卫星在天上工作,它可以测到0.2个毫米每小时、就是毛毛雨的降雨量。

中国航天科技集团九院七〇四所微波遥感技术研究室主任 江柏森:地表回波比降水回波强一百万倍,常规雷达地表信号干扰一般在一万倍左右,如何在一百万倍的信号中挑取出降水回波,这个难度很大。

在整个雷达研制过程中,这样精密、不容误差的 艺术品 科研人员做了不下10个。他们切割出了几十万个各不相同的小缝隙,通过无数次试验,最终才捕获到那些最微弱的回波信号。研制的过程漫长而艰辛,而到了2010年实验验证阶段,则需要耐心和运气。

江柏森对其中一天记忆犹新。那一天本以为没有降雨会空手而归,没想到返航途中下起了小雨,兴奋的他们立刻要求回到测试点。

最终的事实证明,等待是值得的。回波信号显示的降水信息与其他方式监测的信息完全吻合,这证明了双频降水测量雷达的成功,可以运用在太空中。不过,行百里者半九十,雷达研制的成功并不代表整个卫星大功告成,之后的十多年,还有重重难关要突破。

中国航天科技集团八院、风云三号G星总设计师 钱斌:很频繁,一年要发生13次。都靠地面控制去做的话,理论上讲也行,但是要投入人力、物力和地面长期管理人员,也会带来很大的工作量。所以我们考虑整星设计的时候,把自主偏航180的动作都设计成全自主的活动,包括在维持轨道高度方面,也开发了一些算法,自主做一些轨控动作,确保轨道高度的稳定。

如今,风云三号G星已经顺利升空,就在4月21日,部分载荷已经成功开机,接下来将进入全面验证过程。从1970年提出要发展我们自己的气象卫星到现在,我国气象卫星从无到有、升级换代,定量观测能力已经全面接近世界领先水平,完成了由跟跑到并跑的飞跃。

目前,我国风云卫星在轨运行8颗,成为全球唯一同时运行晨昏、上午、下午和倾斜4条近地轨道民用气象卫星的国家。我国对于气象的探索进入了一个更加深入的阶段。

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