半個世紀前的氣象預報員很難想象，今天的中國，廣袤土地上空任何一塊區(qū)域云的圖像，可以“想看就看”——
距離地球800公里和3.6萬公里的太空中，7顆風云衛(wèi)星俯瞰全球風云；北到北極圈內，南到南極大陸，都有海量衛(wèi)星數據在接收、處理和分發(fā)；每隔5分鐘，就有一張新的中國區(qū)域云圖回傳，從衛(wèi)星鏡頭到預報員手機屏幕，只要不到10分鐘的時間……
“氣象衛(wèi)星應如自來水般長期供應！”來自“共和國勛章”獲得者、風云二號氣象衛(wèi)星工程總設計師孫家棟的這個描繪，已經從夢想照進現實。
在中國氣象局近日舉行的風云氣象衛(wèi)星事業(yè)50周年媒體通氣會上，國家衛(wèi)星氣象中心主任、風云氣象衛(wèi)星工程總設計師楊軍說，在中國風云衛(wèi)星50年的發(fā)展歷程中，依靠一代代科學家不斷探索、攻艱克難，“從零開始”的風云衛(wèi)星，以“小步快跑”的方式，實現從“跟跑”到“局部領跑”的跨越。
據他透露，2016年發(fā)射的我國第二代靜止氣象衛(wèi)星風云四號A星，對我國區(qū)域可實現每5分鐘一次的觀測覆蓋，最高分辨率從1.25公里提高到500米，并且在全球首次實現靜止軌道大氣高光譜垂直探測，綜合探測水平國際領先；2017年發(fā)射的風云三號D衛(wèi)星，搭載有世界上首臺能獲取全球250米分辨率紅外分裂窗區(qū)資料的成像儀器，可以每日無縫隙獲取全球250米分辨率紅外圖像。
“這種‘獨步天下’的能力，為全球生態(tài)環(huán)境、災害監(jiān)測和氣候評估提供中國觀測方案。風云衛(wèi)星在體系上非常完整，可以說，其他國家擁有的探測能力我們都有，我們所有的，他們有些沒有。”楊軍說。
起步接連失利，“風云”籠罩陰霾
在50年前的中國，工業(yè)基礎薄弱、設備簡陋、技術落后，別說造自己的氣象衛(wèi)星、用自己的氣象衛(wèi)星，很多科研技術人員連什么是氣象衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星有何作用都不知道。
“從零起步到底有多難？”楊軍有這樣一個說法：風云衛(wèi)星建設發(fā)展50年的過程，每一個航天可能出的問題，我們一個沒落，都遇到過。但失敗是成功之母，吃一塹長一智。
據他介紹，風云一號極地軌道氣象衛(wèi)星發(fā)射成功，科研人員拿到第一張成圖時，時任中國氣象局局長鄒競蒙正在主持國際會議，會上他把第一張圖，給在座的國內外專家“秀”了一下，全場掌聲雷動——中國成為擁有氣象衛(wèi)星的國家，這一事實震驚了全世界。
然而，由于姿態(tài)控制問題，第一顆風云衛(wèi)星只工作了39天，便消失在茫茫太空。之后的研制之路，也并非一帆風順。
據風云四號衛(wèi)星系統(tǒng)總設計師董瑤?；貞洠?990年，風云一號B星發(fā)射，10多天后衛(wèi)星出現異常，只工作了158天便宣告失效。1994年，風云二號01星在發(fā)射前測試過程中發(fā)生意外。1997年，風云二號A星發(fā)射成功，但運行幾個月后便出現故障，最終還是沒有實現業(yè)務化。
起步的接連失利，讓“風云”衛(wèi)星事業(yè)籠罩了一層陰霾。
董瑤海說，衛(wèi)星成功上天業(yè)務化運行后，第一個需要破解的問題，就是可靠性和使用壽命。經過三代人的艱苦努力、重點攻關，解決了影響衛(wèi)星長壽命運行的技術問題。
直到世紀之交，“風云”的陰霾才最終散去。1999年和2002年，我國成功發(fā)射了風云一號C、D業(yè)務星，衛(wèi)星在軌運行壽命分別達到6年5個月和10年，大大超過設計壽命。2004年至2008年，成功發(fā)射了風云二號C、D、E業(yè)務星，在軌運行壽命達到8年至10年。
除了學習和合作，沒有別的出路
“除了學習和合作，沒有別的出路。”這是孫家棟的一句話，很多“風云”人認為用它來形容那段低谷徘徊期很合適。
讓人感慨的是，當風云一號A星、B星運行壽命未能達到目標，受到巨大質疑時，已是古稀之年的兩彈一星元勛任新民，“著了魔一般”帶領科技人員分析原因，并親自到國家有關部門匯報工作，要求支持“我們的這支氣象衛(wèi)星隊伍”走下去；為了攻克風云二號前兩顆衛(wèi)星出現的問題，時任風云二號衛(wèi)星地面應用系統(tǒng)總師許健民，副總師李希哲、張青山與全體團隊成員一起，沒日沒夜，登上青藏高原開展“救星”試驗，于上萬次手寫運算中破解“定位”難題，不僅讓衛(wèi)星“起死回生”，更使得“圖像上每一個點都變得很準確”……一代代科技工作者付出心血和汗水，甚至生命的代價，才為氣象衛(wèi)星的迅速趕超奠定了基礎。
如今，風云四號衛(wèi)星正為全球115個國家和地區(qū)、國內2700多家用戶提供衛(wèi)星資料和產品。楊軍說，按照國際通行的標準計算，風云衛(wèi)星在減輕災害損失、服務經濟社會發(fā)展所產生的效益非常高，投入產出可以達到1∶40。
他說，我國是自然災害非常嚴重的國家，每年強降水導致的洪澇和泥石流、干旱和大風引發(fā)的沙塵暴、閃電引燃的森林火災等自然災害頻發(fā)，其中70%以上的自然災害就是因為氣象原因造成的。
“氣象問題研究透了，除了地震以外的大部分災害都能搞明白，這也是為什么各國都在大力發(fā)展氣象衛(wèi)星的原因。”楊軍說。
風云氣象衛(wèi)星工程副總設計師唐世浩給了一組數據：自從風云二號衛(wèi)星投入運行以來至2020年8月底，西太平洋生成的566個臺風、登陸我國的165個臺風，“監(jiān)測無一漏網！”
唐世浩說，風云四號衛(wèi)星投入運行后，我國對臺風、暴雨等災害天氣監(jiān)測識別時效從15分鐘縮短到5分鐘，暴雨預警準確率提高到89%，24小時臺風路徑預報平均誤差從95公里減小到71公里，優(yōu)于美國、日本等國。
“風云”為何能短時間內實現趕超
中國風云衛(wèi)星技術能力進步速度如此之快，國際不少知名專家在贊嘆不已的同時，也大為好奇：1960年美國發(fā)射第一顆氣象衛(wèi)星，1974年歐洲發(fā)射第一顆氣象衛(wèi)星，而中國直到1988年才發(fā)射第一顆氣象衛(wèi)星，風云衛(wèi)星在較短的時間內能實現趕超的內在發(fā)展邏輯是什么？
楊軍說，風云衛(wèi)星是在我們國家在技術比較落后、國力不足的時候搞的大系統(tǒng)工程。半個世紀前，周恩來同志高瞻遠矚地提出“搞我們自己的氣象衛(wèi)星”，并于1970年親自批準研制氣象衛(wèi)星的任務。
1988年9月7日，我國成功發(fā)射風云一號A極軌氣象衛(wèi)星，獲取了清晰的遙感圖像，從此告別了完全依賴外國氣象衛(wèi)星數據的歷史?；貞洰敃r的場景，國家最高科學技術獎獲得者、中國科學院院士曾慶存感慨萬千：“我當時熱淚盈眶，距離我們決定放自己的氣象衛(wèi)星過去了近20年，終于有志者事竟成！”
作為風云三號A星研發(fā)親歷者，風云氣象衛(wèi)星工程副總設計師楊忠東回憶道：2008年發(fā)射的風云三號A星，是極軌第二代第一顆衛(wèi)星。為集中精力搞研發(fā)，科研團隊把技術骨干拉在一個郊外偏遠的招待所里封閉，每天上午干4小時，下午干4小時，晚上干4小時。
“這顆衛(wèi)星采用新一代技術，很多工作都是第一次做，我們討論非常激烈，有個同事夢話說的都是討論的內容——做夢的時候，腦袋里轉著的還是我們衛(wèi)星工程上的事！”楊忠東說。
談及風云衛(wèi)星的下一步發(fā)展時，楊軍透露，不久的將來，風云四號B星、風云三號E星也將發(fā)射升空。
這其中，風云三號E星發(fā)射后，將是國際上業(yè)務衛(wèi)星第一個在晨昏軌道運行的氣象衛(wèi)星。該衛(wèi)星在國際上非常引人矚目。
楊軍提到一個細節(jié)，幾年前我國宣布這項計劃時，世界氣象組織的會場上馬上響起掌聲，認為中國此舉將增強全球數值天氣預報能力，提高預報水平。“這顆衛(wèi)星不僅是幫助中國自己，全世界都會受益。”楊軍說。
風云四號B星則更值得期待，它是風云四號第一顆業(yè)務星，它的發(fā)射將標志著風云四號正式進入業(yè)務，將使得我國靜止氣象衛(wèi)星和氣象業(yè)務全方位地升級提速。
楊軍說，因為天氣系統(tǒng)瞬息萬變，瓢潑大雨可能轉瞬即逝，以往氣象衛(wèi)星每隔半小時才能觀測一次，很可能錯過這些動向。而風云四號B星具備在靜止軌道高精度分鐘級成像能力，可以通過非常壯觀、清晰平滑的動畫，讓天氣系統(tǒng)的變化，第一次高清晰全天候地呈現在人們眼前。
“相信不久的將來，不管是衛(wèi)星還是應用，我國應該都會達到國際領先水平。”唐世浩說。“在我退休之前，我認為應該是可以看到的。”他補充。
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