靜止氣象衛星接收天線。
圍繞“氣候變化多端”如何構建“精準預報系統”?正在巡游中的“太空氣象站”給出了答案。坐落在廣州黃埔區的氣象衛星地面站是我國負責接收風云氣象衛星信號的站點之一,與北京、烏魯木齊、佳木斯氣象衛星地面站一同承擔我國氣象衛星地面應用系統中的“主心骨”。第八個“中國航天日”,南都記者走訪廣州氣象衛星地面站,跟隨高級工程師柯凌的步伐,探秘安設于廣河高速公路旁的“大鍋”“圓球”,聊一聊“與氣象衛星打交道”的那些事兒。
A 有了氣象衛星 沒有一個臺風逃離監測
走進廣州氣象衛星地面站,一眼就能瞥見散布在站區山頂的“大鍋”和“圓球”,迷彩色的外涂層與周邊的綠叢相映??铝杞榻B說:“前面這幾個鍋面狀的‘拋物面天線’,其實是靜止氣象衛星的接收天線,它們有大有小,指向著不同的氣象衛星”。
自1988年,我國發射了第一顆氣象衛星,截至目前,已發射了二十顆氣象衛星,其中有十顆是靜止氣象衛星,目前在軌運行有四顆。這四顆氣象衛星分布在赤道上方不同位置,因而衛星接收天線指向不同。同時,“大鍋”和“小鍋”的功能并不完全相同。其中,最大口徑的天線是18.5米,具備對風云二號氣象衛星進行遙測、遙控、數據接收等多項功能。最小口徑的天線是5米,僅完成單一測距功能。
從西昌衛星發射基地點火升空,靜止氣象衛星載入赤道上空約36000公里的運行軌道上,可以連續觀測地球表面三分之一的固定區域,最快可一分鐘生成一次區域云圖。天氣預報節目中播放的云圖連續動畫,便是源自靜止氣象衛星的高頻次觀測?!懊繒r每刻的風云變幻,靜止氣象衛星都可以發現,值得一提的是,它能夠連續監測臺風的發展和移動,這對臺風預報有很大幫助?!詮挠辛藲庀笮l星,沒有一個臺風逃離我們的雙眼’”,柯凌介紹。
站在半山腰,抬眼望去,記者看到幾座塔樓樓頂安置著大小不一的“足球狀”建筑,每一棟塔樓旁邊則附建有避雷針塔架?!皩嶋H上,圓球只是保護罩,里面也是‘一口大鍋’,不過它轉動環節比較多,結構也比較復雜,如果長期暴露在日曬雨淋的環境下,容易對機械造成損害,所以加裝了‘玻璃鋼’做的保護罩,這樣也能讓信號不被屏蔽?!笨铝枵f。
從太原、酒泉衛星發射基地點火升空,極軌氣象衛星載入距地球800多公里的運行軌道,每日圍繞著地球南北兩極“巡游”14圈,每轉一圈用時102分鐘,獲得一條2800公里掃描寬度的云圖。當經過廣州接收范圍時,“圓球”里的天線便會實時接收極軌氣象衛星發送的信號,同一顆衛星一天可接收2-4次衛星數據。不同于靜止氣象衛星“站得高”“看得遠”,圍繞地球南北兩極運轉的極軌氣象衛星“離得近”“看得清”,觀測范圍可覆蓋全球。
B 全球氣象衛星統一使用“世界時” 共享觀測數據
廣州氣象衛星地面站始建于1978年,1986年正式投入使用。2013年7月,站區主要業務從天河五山站區搬遷至黃埔天鹿湖站區?!拔覀冋镜闹饕獦I務就是接收極軌和靜止氣象衛星資料,除此之外,還承擔我國氣象衛星發射的入軌跟蹤、在軌測試、衛星測距、衛星遙測等任務。另外,我們站在2018年加掛“廣東省氣象衛星遙感中心”牌子,所以現在還承擔了衛星遙感產品生成和分發等任務,像植被監測、森林火災監測、海洋監測以及大氣監測等都可以用到氣象衛星的資料?!笨铝杞榻B。
走訪了室外天線陣列之后,記者隨柯凌來到地面站的核心區域——衛星運控機房?!斑@里是整個衛星地面站的指揮控制中心,我們在這里給衛星接收天線發送指令,完成衛星測距、衛星云圖接收,并將接收下來的衛星云圖數據轉發到北京國家衛星氣象中心,衛星中心將各地面站的數據統一處理后再分發到全國各地氣象部門,供進一步使用。我們平時電視上看到的衛星云圖,就是由我們這幾個地面站接收下來的?!笨铝枵f。
此外,記者注意到運控機房的屏幕上,醒目地顯示著當前時間為“2:27”,即格林威治時間,與北京時間相差8小時??铝璞硎?,氣象衛星資料是全球共享的,統一使用世界時,可供不同國家和地區接收數據。
亮點
中國終于有了自己的降水星
柯凌介紹,半個世紀前,世界上擁有氣象衛星的國家只有前蘇聯和美國,國外的氣象衛星云圖接收下來可以直接從傳真機中打印出來,應用于天氣預報。不過,這種云圖只是單純的“黑白圖像”,并未經過定量處理,應用受到很大的限制,氣象衛星的自主研發需求迫切。
1970年,我國開始獨立自主研制氣象衛星。1978年,經國務院批復,確定成立北京、廣州、烏魯木齊三個氣象衛星地面接收站。
1988年9月,中國擁有了第一顆屬于自己的氣象衛星——風云一號A星。不過,在發射升空的第39天,由于技術問題導致失控而停用。
1990年9月,再次發射風云一號B星,正常運行165天后,因故障搶救后工作不穩定而退役,未達到一年的設計壽命指標。1997年6月,風云二號A星成功發射,我國正式成為第三個同時擁有極軌和靜止氣象衛星的國家及地區。
2016年12月,我國成功發射第二代靜止氣象衛星——風云四號A星,在全球首次實現靜止軌道上三維大氣的立體監測,標志著我國靜止氣象衛星自主研制的升級換代。在2018年6月發射的風云二號系列收官星H星,更是肩負了服務“一帶一路”沿線國家的重要使命,為氣象衛星應用服務領域開拓了新的可能。
就在本月16日,我國成功發射首顆低傾角軌道降水測量衛星——風云三號G星成功發射。這是繼美國、日本聯合發射專用降水測量衛星之后,國際上第三顆發射的主動降水測量衛星,全球降水星家族首添“中國造”。自此,我國成為全球唯一同時業務運行晨昏、上午、下午和傾斜四條近地軌道氣象衛星的國家。
跨越半個世紀的征程,我國風云氣象衛星事業經歷了從無到有、從跟跑到并跑再到部分領域領跑的跨越。風云衛星作為地球上應用最廣的衛星之一,為日常天氣預報、生態環境監測、氣候變化研究提供服務,推動全球氣象業務共享“中國智造”。
(來源:《南方都市報》2023年04月24日A11版?記者:張德威?通訊員:王天巍?圖片:吳硯威?李楚洲?責任編輯:包寧)