加快打造原始創(chuàng)新策源地,加快突破關(guān)鍵核心技術(shù),努力搶占科技制高點(diǎn),為把我國(guó)建設(shè)成為世界科技強(qiáng)國(guó)作出新的更大的貢獻(xiàn)。

——習(xí)近平總書記在致中國(guó)科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)、面向國(guó)家重大需求、面向人民生命健康,率先實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展,率先建成國(guó)家創(chuàng)新人才高地,率先建成國(guó)家高水平科技智庫(kù),率先建設(shè)國(guó)際一流科研機(jī)構(gòu)。

——中國(guó)科學(xué)院辦院方針

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中科院三大載荷助力風(fēng)云四號(hào)獲取首批圖像和數(shù)據(jù)

2017-02-27 上海技術(shù)物理研究所 科學(xué)傳播局
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[video:20170227“風(fēng)云四號(hào)”首批圖像與數(shù)據(jù)發(fā)布:更高時(shí)空分辨率 三維立體觀測(cè)]

  2月27日,國(guó)防科工局和中國(guó)氣象局聯(lián)合發(fā)布了我國(guó)新一代靜止軌道氣象衛(wèi)星風(fēng)云四號(hào)獲取的首批圖像與數(shù)據(jù)。由中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所研制的星上兩大光學(xué)載荷——多通道掃描成像輻射計(jì)和干涉式大氣垂直探測(cè)儀,以及由中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心研制的空間環(huán)境監(jiān)測(cè)儀表現(xiàn)出色,發(fā)揮了重要作用。

  此次發(fā)布的風(fēng)云四號(hào)衛(wèi)星首批影像圖和數(shù)據(jù)主要包括:多通道掃描成像輻射計(jì)獲取的圖像、干涉式大氣垂直探測(cè)儀獲取的大氣紅外輻射光譜、閃電成像儀獲取的閃電分布和強(qiáng)度信息、空間環(huán)境監(jiān)測(cè)儀獲取的空間效應(yīng)及粒子探測(cè)信息。經(jīng)過(guò)對(duì)首批獲取的圖像和數(shù)據(jù)初步分析,圖像層次分明,云層和地表紋理豐富,風(fēng)云四號(hào)衛(wèi)星的主要探測(cè)功能得到全面驗(yàn)證,綜合探測(cè)能力達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

  通過(guò)近二十年的努力,中科院上海技物所研發(fā)團(tuán)隊(duì)先后破解了亞秒級(jí)指向精度的碳化硅雙掃描鏡二維掃描機(jī)構(gòu)研制技術(shù)、高靈敏度面陣探測(cè)器技術(shù)、甚長(zhǎng)波紅外探測(cè)技術(shù)等技術(shù)難題,填補(bǔ)了多項(xiàng)國(guó)內(nèi)空白,實(shí)現(xiàn)了所有核心技術(shù)自主研發(fā),完成了從基礎(chǔ)機(jī)理到核心元部件再到系統(tǒng)集成全創(chuàng)新鏈的自主可控研制,確保風(fēng)云四號(hào)的兩只“超級(jí)慧眼”——多通道掃描成像輻射計(jì)和干涉式大氣垂直探測(cè)儀為純正的“中華牌”。這兩大紅外光學(xué)載荷充分利用衛(wèi)星姿態(tài)的三軸穩(wěn)定方式,成功搶占了地球靜止軌道氣象衛(wèi)星在國(guó)際上競(jìng)爭(zhēng)的制高點(diǎn):高頻次觀測(cè)和高分辨率區(qū)域機(jī)動(dòng)探測(cè)能力。

  多通道掃描成像輻射計(jì)承擔(dān)獲取地球表面和大氣的多種光譜輻射信息,為天氣預(yù)報(bào)、氣候觀測(cè)提供觀測(cè)數(shù)據(jù)的重任。與第一代靜止軌道氣象衛(wèi)星“風(fēng)云二號(hào)”配置的掃描輻射計(jì)相比,它成功實(shí)現(xiàn)了技術(shù)的代際跨越,大幅提升了儀器性能。輻射計(jì)探測(cè)覆蓋了可見光至波長(zhǎng)達(dá)13.8微米的甚長(zhǎng)波紅外波段,光譜通道增加到14個(gè);可見光通道最高空間分辨率由1.25公里提高到500米;每15分鐘即可對(duì)地球圓盤掃描成像一次,還新增了高速區(qū)域掃描功能,可以最快30秒獲取一張圖的速度,對(duì)一百萬(wàn)平方公里(1000km×1000km)范圍進(jìn)行的多光譜密集觀測(cè)。

  干涉式大氣垂直探測(cè)儀是國(guó)際上首臺(tái)靜止軌道干涉式垂直探測(cè)儀,填補(bǔ)了人類在高軌三維精細(xì)遙感觀測(cè)領(lǐng)域的空白。這種利用傅立葉變換原理的探測(cè)儀來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)大氣的垂直探測(cè)是遙感領(lǐng)域紅外光譜技術(shù)的一場(chǎng)革命,將引領(lǐng)人類對(duì)地遙感探測(cè)步入三維立體階段,為氣象觀測(cè)提供一種新的更可靠的手段。該探測(cè)儀在長(zhǎng)波紅外和中波紅外波段可實(shí)現(xiàn)1500個(gè)以上細(xì)分光譜的探測(cè),光譜分辨率達(dá)0.625波數(shù),紅外波段空間分辨率達(dá)16公里,相當(dāng)于給大氣做超過(guò)1500層的精細(xì)“立體CT”切片式探測(cè)。它為人類深入研究大氣對(duì)流,更精細(xì)預(yù)測(cè)災(zāi)害性天氣提供了新的可能。這兩臺(tái)光學(xué)主載荷同時(shí)裝載在高軌氣象衛(wèi)星上,在國(guó)際上率先實(shí)現(xiàn)高時(shí)效對(duì)地三維探測(cè),對(duì)提高我國(guó)氣象衛(wèi)星全球觀測(cè)能力具有劃時(shí)代的重要意義。

  由中科院空間中心研制的空間環(huán)境監(jiān)測(cè)儀包含了3臺(tái)高能粒子探測(cè)器以及磁強(qiáng)計(jì)、輻照劑量?jī)x、充電電位探測(cè)器和環(huán)境遠(yuǎn)置單元,共計(jì)7臺(tái)單機(jī)21件產(chǎn)品,是目前我國(guó)在氣象衛(wèi)星上布局空間環(huán)境探測(cè)單機(jī)數(shù)量較多的型號(hào)。該系統(tǒng)的主要作用是監(jiān)測(cè)空間環(huán)境狀況、記錄空間環(huán)境對(duì)衛(wèi)星的影響、保障衛(wèi)星在軌運(yùn)行安全。空間環(huán)境監(jiān)測(cè)儀具備三大功能,分別是粒子探測(cè)、磁場(chǎng)探測(cè)和效應(yīng)探測(cè)。具體來(lái)說(shuō),高能粒子探測(cè)器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電子和質(zhì)子的通量及能量探測(cè);磁強(qiáng)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)地球同步軌道的磁場(chǎng)探測(cè);效應(yīng)探測(cè)主要指對(duì)空間環(huán)境輻射劑量以及衛(wèi)星表面電位和絕對(duì)電位的探測(cè)。依靠這三大功能,科研人員可以準(zhǔn)確獲取衛(wèi)星軌道的空間環(huán)境信息,為空間天氣監(jiān)測(cè)預(yù)警業(yè)務(wù)提供重要數(shù)據(jù)支撐。

  風(fēng)云四號(hào)衛(wèi)星是我國(guó)靜止軌道氣象衛(wèi)星從第一代(風(fēng)云二號(hào))向第二代跨越的首發(fā)星,于2016年12月11日在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射,經(jīng)過(guò)5次機(jī)動(dòng)變軌后,12月17日成功定點(diǎn)于東經(jīng)99.5°赤道上空,并正式命名為風(fēng)云四號(hào)A星。星上搭載多通道掃描成像輻射計(jì)、干涉式大氣垂直探測(cè)儀、閃電成像儀和空間環(huán)境監(jiān)測(cè)儀共4臺(tái)遙感儀器。風(fēng)云四號(hào)衛(wèi)星是我國(guó)航天科技自主創(chuàng)新的新成就,實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)重大技術(shù)突破。與第一代衛(wèi)星觀測(cè)系統(tǒng)相比,觀測(cè)的時(shí)間分辨率提高了1倍,空間分辨率提高了6倍,大氣溫度和濕度觀測(cè)能力提高了上千倍,整星觀測(cè)數(shù)據(jù)量提高了160倍,觀測(cè)產(chǎn)品數(shù)量提高了3倍。目前,風(fēng)云四號(hào)衛(wèi)星已完成衛(wèi)星平臺(tái)主要功能測(cè)試和主要載荷成像模式測(cè)試,衛(wèi)星工作狀態(tài)良好。風(fēng)云四號(hào)衛(wèi)星與地面應(yīng)用系統(tǒng)協(xié)調(diào)匹配、工作正常,標(biāo)志著我國(guó)靜止軌道氣象衛(wèi)星成功實(shí)現(xiàn)了升級(jí)換代。

  目前,衛(wèi)星在軌測(cè)試正按計(jì)劃有序開展,預(yù)計(jì)今年6至7月交付使用。此外同步組織力量在天氣預(yù)報(bào)、防災(zāi)減災(zāi)、應(yīng)對(duì)氣候變化、資源開發(fā)、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)和空間天氣預(yù)警等領(lǐng)域開展應(yīng)用攻關(guān),積極推動(dòng)在水利、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、環(huán)境、減災(zāi)、海洋、能源和航空等行業(yè)的應(yīng)用。同時(shí),為“一帶一路”沿線國(guó)家提供高精度的氣象衛(wèi)星資料,為共同構(gòu)建防災(zāi)減災(zāi)體系提供支撐,在區(qū)域各國(guó)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中發(fā)揮作用,體現(xiàn)我國(guó)對(duì)國(guó)際社會(huì)的重要貢獻(xiàn),進(jìn)一步提升我國(guó)航天事業(yè)和氣象事業(yè)的國(guó)際地位和影響力。

  經(jīng)過(guò)40多年的發(fā)展,我國(guó)氣象衛(wèi)星及應(yīng)用取得了舉世矚目的成就。迄今為止,我國(guó)已成功發(fā)射了15顆氣象衛(wèi)星,其中8顆衛(wèi)星在軌運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)了氣象衛(wèi)星業(yè)務(wù)化和系列化,成為世界上少數(shù)幾個(gè)同時(shí)擁有極軌和靜止軌道氣象衛(wèi)星的國(guó)家。

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風(fēng)云四號(hào)A星多通道掃描成像輻射計(jì)第一幅彩色合成圖像(國(guó)家衛(wèi)星氣象中心制圖)

風(fēng)云四號(hào)A星多通道掃描成像輻射計(jì)第一套圖像(國(guó)家衛(wèi)星氣象中心制圖)

打印 責(zé)任編輯:任霄鵬

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