2023年4月16日9時36分，長征四號乙遙五十一運載火箭在酒泉衛星發射中心點火升空，成功將我國首顆降水測量專(zhuan) 用衛星風雲(yun) 三號G星送入預定軌道。

　　由中國航天科技集團有限公司八院抓總研製的風雲(yun) 三號G星，作為(wei) 風雲(yun) 衛星家族中的第20星，在國際上首次采用雙頻主動降水測量雷達與(yu) 被動微波、光學遙感相結合的綜合探測，實現了降水測量從(cong) “被動看”到“主動探”的跨越，進一步提高了我國氣象綜合觀測能力。

　　那麽(me) ，這顆衛星都有哪些技術創新？下麵就讓記者帶你一探究竟。

　　雙頻段、高精度，對降水進行“CT掃描”

　　降水是全球水循環的重要過程，降水量多少和降水在時間與(yu) 空間分布上的變化會(hui) 極大地影響人們(men) 的生活。據統計，全球台風有三分之一左右產(chan) 生於(yu) 北太平洋西部，而我國正處於(yu) 這一台風活動帶。近年來，台風暴雨內(nei) 澇成為(wei) 我國部分城市麵臨(lin) 的重要災害，給人們(men) 的生產(chan) 生活造成重大影響。

　　關(guan) 於(yu) 降水資料的獲取，傳(chuan) 統上主要通過雨量計、地基雷達等手段，但由於(yu) 地麵設備配置數量有限且分布不均，難以獲取大範圍高空間分辨率的地麵降水信息。中國航天科技集團八院風雲(yun) 三號G星總指揮李海生介紹，風雲(yun) 三號G星搭載了我國首套“空中雨量計”——星載Ku、Ka雙頻降水測量雷達，將雷達觀測分辨率高和衛星觀測範圍廣的優(you) 勢結合起來，通過向大氣發射無線電磁波信號，接收大氣中不同高度層的降水粒子反射信號，獲取垂直方向不同高度層的降水結構信息。同時，利用雷達跨軌方向的掃描能力，實現對水平方向的降水探測，最終使風雲(yun) 三號G星具備自上而下獲取降水精細三維結構信息的能力，“就如同對大氣降水進行CT掃描一樣”。

　　此外，Ku、Ka雙頻段雷達同步工作時，大氣中不同高度層的降水粒子對輻射微波信號反射率不同，由此可以區分雨雪，並對降水進行精確估計。“其中，Ku頻段有利於(yu) 探測強降水，Ka頻段則有利於(yu) 探測弱降水，兩(liang) 者結合形成的雙頻探測可以擴展降水探測能力，提高降水反演精度，精準感知407公裏軌道高度內(nei) 地球大氣0.2毫米/小時如毛毛雨般的降水強度變化，比國外同類儀(yi) 器在相同靈敏度下的距離分辨率提高了1倍。”李海生解釋。

　　全天時、全天候，“精確把脈”台風暴雨

　　為(wei) 進一步提升對台風、暴雨等災害性降水的高精度觀測，風雲(yun) 三號G星除配有主動降水測量雷達外，還搭載一台微波成像儀(yi) ，能夠接收地球大氣10~183千兆赫微波輻射能量，並進行全天時、全天候、多極化協同探測。在中國航天科技集團八院風雲(yun) 三號G星總設計師錢斌看來，微波成像儀(yi) 就像一隻高靈敏、高精度的千裏眼，可以“精確把脈”台風暴雨，獲取台風內(nei) 部溫濕結構、台風強度、台風影響區雨強等關(guan) 鍵信息，預測台風未來發展情況。

　　此外，風雲(yun) 三號G星搭載的光學遙感載荷——中分辨率光譜成像儀(yi) ，將實現可見光/紅外雲(yun) 圖、雲(yun) 頂溫度和高度、有效粒子半徑、雲(yun) 形態學方麵的要素探測，進而輔助判斷降水雲(yun) 的存在，完善微波測量的反演結果。

　　“主動降水測量雷達與(yu) 被動微波、光學遙感相輔相成，實現降水要素的多體(ti) 製聯合協同探測，可謂強強聯合，將測量降水的配置拉成‘頂配’，成為(wei) 降水測量界的‘王炸’。”錢斌形象而幽默地比喻道。

　　可俯仰、可掉頭，靈動跳出“太空芭蕾”

　　風雲(yun) 三號G星運行在低軌低傾(qing) 角的非太陽同步軌道。對於(yu) 軌道上的衛星，由於(yu) 光照條件不斷變化，其外部熱環境變化複雜，太陽會(hui) 定期出現在軌道麵的兩(liang) 側(ce) ——一段時間內(nei) ，太陽照射衛星的左側(ce) 麵；過了這段時間，太陽又會(hui) 照射衛星的右側(ce) 麵。而定量探測的需求，要求風雲(yun) 衛星必須有一麵始終背向太陽。“為(wei) 適應低軌低傾(qing) 角軌道複雜的光照條件和多變的外熱流，確保衛星始終以同一側(ce) 麵麵向太陽，從(cong) 而保證穩定的外部熱環境和單機穩定的工作環境，我們(men) 在姿軌控係統設計了自主偏航姿態機動模式，即當太陽光從(cong) 軌道麵的一側(ce) 運動到另一側(ce) 時，衛星將自動轉身180°，實現從(cong) 正飛到倒飛再到正飛的靈活機動掉頭。”錢斌強調。

　　在衛星運行的低軌道上(距離地麵約407公裏高度)，大氣密度較高，遇上太陽活動高年，衛星1天的軌道高度衰減就達600多米。根據任務要求，衛星軌道高度要控製在100米的偏差以內(nei) ，每天需要進行3次軌道調整。針對這一情況，風雲(yun) 三號G星研製團隊集智攻關(guan) ，實現了軌道高度維持、偏心率與(yu) 軌道相位協同自主控製，讓衛星一直以固定高度經過同緯度地區上空，保障了應用效能的發揮。同時，為(wei) 滿足有效載荷在軌執行任務的需求，研製團隊還為(wei) 衛星設計了三軸任意角度的快速機動、短期姿態偏置模式，將載荷有效觀測範圍提高近50%。

　　據悉，在後續的業(ye) 務運行中，風雲(yun) 三號G星將繼續發揮“獨門絕技”，與(yu) 風雲(yun) 三號晨昏星、上午星、下午星組網形成完整的低軌氣象衛星業(ye) 務綜合觀測能力，將預報精度提高3%左右，預報時效延長24小時左右，氣象災害監測時效提高近1倍，有效監測衛星壽命周期內(nei) 發生在海上的台風內(nei) 部雲(yun) 、雨發展過程，在為(wei) 台風、暴雨、暴雪等災害性降水提供高精度觀測資料的同時，也進一步提高全球數值天氣預報效能。

　　(本報記者 張蕾)