中国气象科技跃升至世界一流：8颗风云卫星在轨
中国新气象洞察世界风云
风云四号A星对地观测示意图 新华社发
风云四号A星获取的首批地球云图之一（中国航天科技集团官方网站）
如果有机会从太空回眸地球，相信每个人都会惊叹于宇宙之浩渺，而心中油然而生对地球家园的深深眷恋。这共通的情感或许就是社交软件微信把地球图片设定为开机画面的原因吧。这张6年来被亿万人无数次刷屏的地球图片被昵称为“蓝色弹珠”，是美国阿波罗17号太空飞船的杰作。
然而，从9月25日至9月28日，细心的用户会发现，微信开机画面的地球图片被悄然更换了，之前以非洲大陆为主体的视角被中国为主体的东亚视角所取代，微信运营团队对图片更换行为的解释是，此举寓意从“人类起源”到“华夏文明”的历史发展，旨在向亿万微信用户展示华夏大地的河山风貌。而新图片是一张最新气象云图，由中国新一代静止轨道气象卫星风云四号A星所拍摄，其版权属于中国。
微信此举与其说是追求视觉变化，不如说是向迅猛发展的中国航天事业和中国气象科技的一次致敬。经过几十年特别是最近5年来的发展，中国气象科技在航天事业的鼎力支持下，实现了新的重大跨越，迈入强国行列。
跃升至世界一流
仔细端详新换上的微信开机画面，我们可以看到，白色的云团笼罩下，中国所在的东亚大陆的轮廓清晰可辨，东北亚和俄罗斯远东地区白云浓厚，而左下角澳洲大陆则没有云层遮蔽，可以一览无余。
气象专业工作者从这张气象云图所解读出来的信息丰富程度远远要超过我们普通人。作为当今世界最先进的气象卫星，风云四号A星可谓装备先进、性能强大，能够见微知著、明察秋毫之末。
风云四号A星于2016年12月11日成功发射，是中国静止轨道气象卫星从第一代向第二代跨越的首发星。该卫星与其第一代静止轨道卫星风云二号相比，在诸多方面实现了突破和创新，填补了多项国际空白。
在中国气象局卫星专家、中国工程院院士许建民看来，风云四号卫星作为风云静止卫星系列最大的突破之一是实现了稳定技术的飞跃，即从“自旋稳定”到“三轴稳定”。
气象卫星面对的核心问题是提高对地观测和扫描的效率，而卫星自身的稳定性是提高观测和扫描效率的关键。中国气象卫星传统上采用自旋稳定技术，即靠卫星自我旋转来稳定，就像陀螺一样在太空旋转，但是自旋一周360度，对准地球的时间比例很低，由此效率大打折扣，而采用新的三轴稳定技术，在实现稳定拍摄扫描的同时，始终面向地球，大大提高了工作效率。
高精度扫描控制技术是风云四号的“杀手锏”之一，而高精度角度传感器是该技术的核心和关键。为了实现该项突破，研究团队付诸了艰苦卓绝的努力，终于取得成功。在此过程中还发生了颇为传奇的故事。
据风云四号卫星扫描成像辐射计副主任设计师、中科院上海技术物理研究所副研究员沈霞介绍，研究团队在遭遇技术困难之际，辗转找到了一位江苏常州的老科技工作者，他居然在国家课题的支持下，较早就研制出了世界上一流水平的角度传感器。在其技术支持下，科研人员合力解决了一系列问题，最终高水平角度传感器应用在卫星的四台载荷上。
应用最新黑科技的高性能载荷是风云四号准确观测能力的重要基础。它是当之无愧的“闪电猎手”，它装载了中国首次研制的闪电成像仪，具备了区域闪电探测能力。
中国气象局国家卫星气象中心、风云四号地面应用系统副总师陆风介绍说，如果某地闪电非常密集，该地的云在未来两三小时会快速发展，会有强天气发生，风云四号具备捕捉闪电的超强能力，其携带的仪器性能非常优秀，一秒钟能“看”500次闪电，不会有遗漏，这对临近预报有非常大的帮助。
四十多年埋头苦干
作为气象灾害频仍的国家，中国高度重视气象卫星的研发和利用。风云三号气象卫星工程应用系统总设计师董超华介绍说，早在1969年，中国就提出，“要搞我国自己的气象卫星”。1972 年，研制气象卫星被正式纳入国家计划。1988年9月7日，风云一号A试验应用极轨气象卫星发射成功，携带一台5通道可见光红外扫描辐射计，对地遥感。在此后14年间，风云一号B、C、D星接连发射。
1997年6月，风云二号A试验应用静止气象卫星发射成功，携带一台3通道可见光红外扫描辐射计，这标志中国已成为能够自行研制和发射极轨和静止两个系列气象卫星的国家。2008年5月，中国新一代极轨气象卫星系列的首发星──风云三号A星发射成功。它携带了11台仪器，除可见光红外扫描辐射计和空间环境监测器是继承性仪器外，其余均为新研制开发，且是第一次载入卫星的仪器。8年之后，中国发射了风云四号A星，把静止轨道卫星升级为性能空前强大的第二代。
截至目前，中国共有8颗风云气象卫星在轨运行，已经成为世界上少数几个同时拥有极轨和静止轨道气象卫星的国家之一，形成了“多星在轨、组网观测、统筹运行、互为备份”的业务格局。
陆风介绍说，其中有3颗极轨系列卫星在轨运行，它们每天上午和下午对全球进行观测，此外有5颗静止轨道气象卫星在轨运行，对以中国为中心的1/3个地球的中低纬进行持续观测。
风云系列气象卫星在天气预报、防灾减灾和应急气象保障等方面发挥着重要作用。据统计，风云气象卫星投入产出比达1︰40 ，是中国民用遥感卫星中应用范围最广、效益发挥最好的卫星。
助力全球防灾减灾
经过40多年的发展，中国风云系列气象卫星在国际上的品牌影响力日益提升，特别是成功实现了升级换代之后，已经当之无愧地成为国际民用遥感卫星中应用范围最广、效益发挥最好的卫星之一。
中国“风云”作为全球对地观测气象卫星中的重要成员，观测数据也面向全球开放、实时共享，在天气预报、防灾减灾等领域发挥重要作用。据陆风介绍，到目前，已有90多个国家在用风云气象卫星，在亚太区域有18个国家设立了卫星接收站，时时接收风云卫星的观测资料，为天气、气候和防灾减灾服务。
陆风特别提到，风云系列静止轨道气象卫星对“一带一路”沿线国家防灾减灾具有特别重要价值。他说，由于风云卫星对“一带一路”沿线具有很好的覆盖，相关观测数据准确及时，可以为这些国家有关部门开展气候预测提供重要支撑。而风云卫星的表现也证实了这一点。
2016年8月中旬，巴基斯坦开伯尔-普赫图赫瓦省遭遇突发强降水山体滑坡。灾害来临前，风云二号E星提前捕捉到强降水迹象，气象预警及时发出。根据预警，当地封闭道路、转移游客，避免了人员伤亡，减少了财产损失。
风云四号A星已经在轨运行数月，不仅经受了诸多测试的考验，而且小试牛刀、初露锋芒。今年以来，我国遭遇多种天气气象类型，5月份北方地区严重沙尘、6月份的华北特大暴雨、6月底至7月初南方持续降水以及“苗柏”“南玛都”台风等形成发展，风云四号A星充分展现了其高性能，准确预测了气象条件的形成发展演变，为防灾减灾等科学应对提供了重要支撑。目前，风云四号已被世界气象组织纳入全球对地观测气象卫星序列，有望在2017年底具备试运行和服务能力，将为中国和国际防灾减灾和经济社会发展提供支撑保障。
我们相信，中国正在升级换代的新气象卫星系统必将以更优异的表现，洞察世界的风云变幻，造福于人们的生产和生活。
