发展历程为了满足我国天气预报、气候预测和环境监测等方面的迫切需求,1994年将我国第二代极轨气象卫星“风云三号”列入航天技术“九五”规划,加快了发展风云三号气象卫星(FY-3卫星)的步伐,风云三号气象卫星2000年11月国务院正式批准立项。 FY-3卫星的目标是获取地球大气环境的三维、全球、全天候、定量、高精度资料。风云三号卫星跨度大、难度大、投资大,对全球天气气候的观测、防灾减灾和精细化预报具有重要作用,在气象卫星发展史上具有里程碑意义。
发展历程
为了满足我国天气预报、气候预测和环境监测等方面的迫切需求,1994年将我国第二代极轨气象卫星“风云三号”列入航天技术“九五”规划,加快了发展FY-3卫星的步伐,2000年11月国务院正式批准立项。
FY-3卫星的目标是获取地球大气环境的三维、全球、全天候、定量、高精度资料。卫星的主要任务是:(1)为天气预报,特别是中期数值天气预报,提供全球的温、湿、云辐射等气象参数;(2)监测大范围自然灾害和生态环境;(3)研究全球环境变化,探索全球气候变化规律,并为气候诊断和预测提供所需的地球物理参数;(4)为军事气象和航空,航海等专业气象服务,提供全球及地区的气象信息。
新一代的极轨气象卫星风云三号,已经研制8年了(至2008年),要在北京奥运会之前发射。在未来五到十年内,我国气象卫星发射的密度是非常高的。在不远的将来,我国的气象卫星技术和水平将实现更大的突破和跨越。
基本介绍
FY-3卫星发射质量为2400kg,在轨飞行尺寸为4.46m*10m*3.79m,轨道高度836.4km,倾角98.753度,周期101.496min,寿命2年以上。
卫星装载的探测仪器有:10通道扫描辐射计、20通道红外分光计、20通道中分辨率成像光谱仪、臭氧垂直探测仪、臭氧总量探测仪、太阳辐照度监测仪、4通道微波温度探测辐射计、5通道微波湿度计、微波成像仪、地球辐射探测仪和空间环境监测器。
FY-3卫星配置的有效载荷多,研制起点高,技术难度大,卫星总体性能将接近或达到欧洲正在研制的METOP和美国即将研制的NPP极轨气象卫星水平。FY-3卫星研制成功将使我国在极轨气象卫星领域更进一步缩小与美国、欧洲等发达国家的差距,接近或赶上其发展水平,增强我国参与国际合作和国际竞争的能力。
主要技术参数
轨道参数
卫星轨道:近极地太阳同步轨道
轨道标称高度:836公里
轨道倾角:98.75°
入轨精度:半长轴偏差:|Δa|≤5公里
轨道倾角偏差:|Δi|≤0.12°
标称轨道回归周期为5.5天,设计范围为4至10天
轨道偏心率:≤0.0015
交点地方时漂移:2年小于10分钟
卫星发射窗口:降交点地方时10:00~10:20或升交点地方时13:40~14:00
第一颗星:上午窗口。
卫星姿态0
姿态稳定方式:三轴稳定
三轴指向精度:≤0.3°
三轴测量精度:≤0.05°
三轴姿态稳定度:≤4×10-3°/s
卫星能源
太阳帆板对日定向跟踪
星上记时
记时方式:年日计数和日毫秒计数
记时单位:1毫秒
时间精度(星地总精度):小于20毫秒
数据记录存储
记录除中分辨率光谱成像仪外的其他遥感探测仪器全球探测资料;
记录中分辨率成像光谱仪资料20分钟。
资料传输
L波段实时传输信道(AHRPT)
格式标准:CCSDS推荐的AOS标准
原始数据率:约4.2Mbps(RS编码后)
载波频率:L波段(1698-1710MHz)
调制体制:
EIRP:41dBm(EL=5°时)
全球范围内实时发送,并具有程控功能。
X波段实时传输信道(MPT)
格式标准:CCSDS推荐的AOS标准
原始数据率:约18.7Mbps(RS编码后)
载波频率:X波段(7750-7850MHz)
调制方式:QPSK
EIRP:46dBm(EL=5°时)
程控加密传输。
X波段延时传输信道(DPT)
格式标准:CCSDS推荐的AOS标准
原始数据率:约93Mbps(RS编码后)
载波频率:X波段(8025-8400MHz)
调制方式:QPSK
EIRP:46dBm(EL=7°时)
国内接收站网延时回放。
观测仪器技术指标
姿态保持方式
自旋稳定,自旋轴垂直轨道平面误差<0.5°
自旋速率
98±1转/分(rpm),运行中可能提高为100rpm
姿态保持精度
≤±0.5°
姿态测量精度
≤±0.07°
姿态稳定度
短期:≤3.5μrad/0.6秒
长期:≤35μrad/30分
S天线指向误差
姿态保持方式
自旋稳定,自旋轴垂直轨道平面误差<0.5°
风云三号卫星装载10个探测仪器
可见光红外扫描辐射计
红外分光计
微波温度辐射计
微波湿度辐射计
中分辨率光谱成像仪
微波成像仪
紫外臭氧探测器
地球辐射收支探测器
太阳辐照度监测仪
空间环境监测器
特点优势
风云3号卫星的研制工作已经进行多年,大家称它为“奥运星”,只是恰逢2008年北京奥运会之前发射,它将在奥运期间,和风云二号气象卫星一起,共同为奥运会提供气象保障服务。风云3号01星的发射准备工作进行顺利,目前卫星已经进入靶场,进场测试情况良好。中国气象局国家卫星气象中心负责的地面应用系统工程建设,包括资料接收、处理、产品生成和分发等,目前正在紧张进行最后的调试和测试工作。如果一切正常的话,2008年5月可以看到风云三号发射。风云三号是新一代极轨卫星,其主要特点应该从三方面来讲。
第一,将实现对大气的三维探测。因为卫星上携带有先进的微波探测仪器和红外垂直探测仪,不光可以了解云和大气的表面特性,而且可以了解大气温度湿度的垂直结构分布,这对天气预报特别是对数值预报有十分关键的作用。
第二,实现全球高分辨率观测。对全球气候和自然灾害监测有重要价值。风云三号卫星有很强的的星上存储能力,可以存储全球观测到的数据。同时,中国气象局已经和瑞典进行合作,在北极地区建立了数据接收业务,可以获取全球观测资料,并传输到北京。
第三,实现了全天候和全天时工作。风云三号卫星不受白天和黑夜的限制,也不受各种天气状况的影响,可以在各种条件下工作,提供24小时的观测服务。这对遥感科技工作而言,是一个福音。
气象卫星
气象卫星是对地球及其大气层进行气象观测的人造地球卫星,具有范围大、及时迅速、连续完整的特点,并能把云图等气象信息发给地面用户。
气象卫星的本领来自于它携带的气象遥感器。这种遥感器能够接收和测量地球及其大气的可见光、红外与微波辐射,并将它们转换成电信号传送到地面。地面接收站再把电信号复原绘出各种云层、地表和洋面图片,进一步处理后就可以发现天气变化的趋势。
气象卫星的轨道大致有两种,一种是太阳同步轨道,一种是地球静止轨道。按照前一种轨道运行,卫星每天对地球表面巡视两遍,其优点是可以获得全球气象资料,缺点是对某一地区每天只能观测两次。 若运行于地球静止轨道,则可以对地球近1/5的地区连续进行气象观测,实时将资料送回地面,用四颗卫星均匀地布置在赤道上空,就能对全球中、低纬度地区气象状况进行连续监测;它的缺点是对纬度大于55度地区的气象观测能力差。这两种卫星如果同时在天上工作,就可以优势互补。
到目前为止,美国、苏联、日本、欧洲空间局、中国、印度等共发射了100多颗气象卫星。
世界上第一颗气象卫星是美国发射的“泰罗斯”卫星,它为美国提供了大量气象资料。但它的云图分辨率不高,随发随收的功能还不理想,只能作为试验型卫星。第三代太阳同步轨道卫星——“泰罗斯N/诺阿”号则有较佳表现,卫星上携带着高分辨率扫描辐射计和垂直探测器。它拍摄的云图可以及时传输给地面,也可以把一地的云图贮存在磁带里,在卫星飞经另一地地面接收站时传给地面。它每天可输出全球范围内的 16000多个地点的大气探测资料,二至四万个点的海面温度测量值。每天全球有一百多个地面接收站在接收这类的卫星云图。
前苏联的气象卫星命名为“流星”号,分Ⅰ、Ⅱ号两个系列。“流星Ⅱ号”卫星为太阳同步轨道卫星,每天两次探测全球有关云层分布、雪和冰层覆盖、地面温度、云顶高度等数据,并将数据传给本国及其他国家的60多个自动图象接收站,业务十分繁忙。
中国1988年9月7日发射了第一颗气象卫星—“风云一号”太阳同步轨道气象卫星。卫星云图的清晰度可与美国“诺阿”卫星云图媲美,但由于星上元器件发生故障,它只工作了39天。目前,性能更先进的“风云二号”地球静止轨道气象卫星已经投入应用,并为国民经济建设发挥了巨大作用。
发射过程
2008年5月27日11时02分,我国首颗新一代极轨气象卫星风云三号在太原卫星发射中心发射升空。这颗装载10余种先进探测仪器的卫星升空后,将使中国气象观测能力得到质的飞跃。
2010年11月5日2时37分,我国在太原卫星发射中心用长征四号丙运载火箭,成功将我国第二颗“风云三号”气象卫星送入太空。
火箭飞行19分钟后,西安卫星测控中心传来数据表明,卫星已成功进入太阳同步轨道。卫星经在轨测试合格后,将交付中国气象局国家卫星气象中心使用。
“风云三号”卫星是我国新一代极轨气象卫星,由中国航天科技集团公司所属上海航天技术研究院为主研制,安装有可见光红外扫描辐射仪、红外分光计等10余种有效载荷,探测性能比第一代极轨气象卫星“风云一号”有显著提高,可在全球范围内实施三维、全天候、多光谱、定量探测,获取地表、海洋及空间环境等参数,实现中期数值预报。这颗气象卫星将与2008年5月27日成功发射的第一颗“风云三号”气象卫星组网运行,进一步提高我国气象观测能力和中期天气预报能力。
“风云三号”气象卫星已被世界气象组织纳入新一代世界极轨气象卫星网。这型卫星在监测大范围自然灾害和生态环境,研究全球环境变化、气候变化规律和减灾防灾等方面已经并将继续发挥重要作用。同时,也可为航空、航海等部门提供全球气象信息。
这次发射的长征四号丙运载火箭,由中国航天科技集团公司所属上海航天技术研究院为主研制。这是长征系列运载火箭的第134次飞行。
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