揭开“降水星”神秘面纱

4月16日，距离地球407公里的浩瀚太空中又增加了一颗闪亮的“中国星”——风云三号G星。这是风云气象卫星家族的第20颗卫星，也是风云三号系列卫星发射的第6颗星作为中国首颗低倾角轨道降水测卫星。它的成功发射标志着我国成为全球唯一同时业务运行晨昏、上午、下午和倾斜四条近地轨道民用气象卫星的国家。

这颗卫星发射背后有怎样的故事？它将为全球天气监测预报服务贡献哪些中国力量？

【资料图】

解决地面降水监测盲区问题

特殊的外观、特殊的轨道，取决于它特殊的使命——解决台风等灾害性天气系统强降水监测问题，为世界提供全球中低纬地区降水三维结构信息。

国家卫星气象中心副主任、风云三号极轨卫星地面系统总指挥张鹏对记者说，这颗卫星的上天将对目前地面预报降水实现互补，大大提高降水预报的精度，也对人工影响天气作业产生有利影响。

“特殊的外观、特殊的轨道，取决于它特殊的使命——解决台风等灾害性天气系统强降水监测问题，为世界提供全球中低纬地区降水三维结构信息，因此我们也称它为‘降水星’。”张鹏说。

目前，我国已建成比较完备的地面监测网，其中地面降水雷达在监测降水三维信息方面发挥了巨大作用，但它在广袤海域或地形复杂等地区存在监测盲区。而卫星在监测这些区域方面具有特殊优势。如何将降水雷达搬到卫星上，实现强强联合？张鹏表示，研制风云三号G星的目的就在于此，在太空中实现对降水结构的三维滴谱探测，地空天协同，解决地面降水监测盲区的问题。

通过主动降水雷达、微波降水遥感和红外降水估计，风云三号G星可以提供降水结构的三维立体监测信息，这对于我国强降水监测预报预警、降水机理研究和支撑人工影响天气业务开展，具有非常重要的意义。

实现多项技术突破

2006年，第二代极轨气象卫星的首发星风云三号A星正处于后期工程研制阶段，发射指日可待。当时气象卫星科技工作者就已在谋划，“实现升级换代后，未来极轨卫星的技术攻关将指向何方”？

“在大气科学发展需求、气象业务发展需求和航天科技进步需求等三方需求牵引下，我们共同确定了风云三号‘降水星’的研制任务。”张鹏说。

锁定目标后，承担这一重大工程任务的气象和航天工作者便开始紧锣密鼓地部署推动。2015年，“降水星”正式纳入风云三号工程建设；2018年，天地一体化5大系统研制工作正式启动……“就在上个月，我们完成了卫星发射前整个地面系统的联调联试工作，这标志着地面系统准备好，具备了接收处理‘降水星’资料的能力。”风云三号G星地面系统总设计师谷松岩说。

如今，位于非太阳同步轨道上的风云三号G星，在407公里的太空中自由翱翔，两个太阳能板如同它的翅膀，使其能游刃有余地持续获取太阳能量。谷松岩表示，太阳同步轨道卫星只有一个太阳能板，因为它与太阳的夹角始终不变，因此可以持续获取太阳能量，而“降水星”与太阳的夹角是变化的，当太阳能板与太阳间的夹角小于某个角度时，它就不能获取足够能量，需要通过掉头利用另一侧的太阳能板继续获取太阳能量。

此外，“降水星”运行时并不经过南北极，无法借用南北极的卫星接收站的数据中转功能，如果仅靠国内卫星地面站来接收“降水星”的监测资料，可能需要16个小时才能完成数据同步。“我们通过中继技术实现了数据传输，将数据获取时间从16小时压缩到3小时内，这也是民用卫星首次使用中继技术开展业务数据传输。” 谷松岩解释。

国内首次实现星载主被动微波联合测量降水系统三维结构、首次实现星载被动微波辐射计成像和探测一体化设计、首次生成风云三号被动微波多星融合综合数据集……一项项技术突破的背后，其实也是中国航天工业研制能力稳步提升的写照。

据悉，目前我国第三代极轨气象卫星风云五号的技术攻关方向也在同步谋划中。未来，风云卫星将通过不断提升星载降水探测能力，促进我国降水探测能力及预报准确率的提高，进而为全球应对气候变化提供支撑。

车辉 王羡茹