“風雲”半世紀再回眸
2020年11月03日04:07

原標題:“風雲”半世紀再回眸

風雲二號H星首幅圖。

   風雲四號A星多通道掃瞄成像輻射計第一幅多通道彩色合成圖像。
風雲四號A星多通道掃瞄成像輻射計第一幅多通道彩色合成圖像。

半個世紀前的氣象預報員很難想像,今天的中國,廣袤土地上空任何一塊區域雲的圖像,可以“想看就看”——

距離地球800公里和3.6萬公里的太空中,7顆風雲衛星俯瞰全球風雲;北到北極圈內,南到南極大陸,都有海量衛星數據在接收、處理和分發;每隔5分鐘,就有一張新的中國區域雲圖回傳,從衛星鏡頭到預報員手機屏幕,只要不到10分鐘的時間……

“氣象衛星應如自來水般長期供應!”來自“共和國勳章”獲得者、風雲二號氣象衛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雲氣象衛星事業50週年媒體通氣會上,國家衛星氣象中心主任、風雲氣象衛星工程總設計師楊軍說,在中國風雲衛星50年的發展曆程中,依靠一代代科學家不斷探索、攻艱克難,“從零開始”的風雲衛星,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年發射的我國第二代靜止氣象衛星風雲四號A星,對我國區域可實現每5分鐘一次的觀測覆蓋,最高解像度從1.25公里提高到500米,並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年發射的風雲三號D衛星,搭載有世界上首台能獲取全球250米解像度紅外分裂窗區資料的成像儀器,可以每日無縫隙獲取全球250米解像度紅外圖像。

“這種‘獨步天下’的能力,為全球生態環境、災害監測和氣候評估提供中國觀測方案。風雲衛星在體繫上非常完整,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,“風雲”籠罩陰霾

在50年前的中國,工業基礎薄弱、設備簡陋、技術落後,別說造自己的氣象衛星、用自己的氣象衛星,很多科研技術人員連什麼是氣象衛星、氣象衛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:風雲衛星建設發展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,風雲一號極地軌道氣象衛星發射成功,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星的國家,這一事實震驚了全世界。

然而,由於姿態控制問題,第一顆風雲衛星只工作了39天,便消失在茫茫太空。之後的研製之路,也並非一帆風順。

據風雲四號衛星系統總設計師董瑤海回憶:1990年,風雲一號B星發射,10多天後衛星出現異常,只工作了158天便宣告失效。1994年,風雲二號01星在發射前測試過程中發生意外。1997年,風雲二號A星發射成功,但運行幾個月後便出現故障,最終還是沒有實現業務化。

起步的接連失利,讓“風雲”衛星事業籠罩了一層陰霾。

董瑤海說,衛星成功上天業務化運行後,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,解決了影響衛星長壽命運行的技術問題。

直到世紀之交,“風雲”的陰霾才最終散去。1999年和2002年,我國成功發射了風雲一號C、D業務星,衛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,成功發射了風雲二號C、D、E業務星,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“風雲”人認為用它來形容那段低穀徘徊期很合適。

讓人感慨的是,當風雲一號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勳任新民,“著了魔一般”帶領科技人員分析原因,並親自到國家有關部門彙報工作,要求支援“我們的這支氣象衛星隊伍”走下去;為了攻克風雲二號前兩顆衛星出現的問題,時任風雲二號衛星地面應用系統總師許健民,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,於上萬次手寫運算中破解“定位”難題,不僅讓衛星“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,才為氣象衛星的迅速趕超奠定了基礎。

如今,風雲四號衛星正為全球115個國家和地區、國內2700多家用戶提供衛星資料和產品。楊軍說,按照國際通行的標準計算,風雲衛星在減輕災害損失、服務經濟社會發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、乾旱和大風引發的沙塵暴、閃電引燃的森林火災等自然災害頻發,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,這也是為什麼各國都在大力發展氣象衛星的原因。”楊軍說。

風雲氣象衛星工程副總設計師唐世浩給了一組數據:自從風雲二號衛星投入運行以來至2020年8月底,西太平洋生成的566個颱風、登陸我國的165個颱風,“監測無一漏網!”

唐世浩說,風雲四號衛星投入運行後,我國對颱風、暴雨等災害天氣監測識別時效從15分鐘縮短到5分鐘,暴雨預警準確率提高到89%,24小時颱風路徑預報平均誤差從95公里減小到71公里,優於美國、日本等國。

“風雲”為何能短時間內實現趕超

中國風雲衛星技術能力進步速度如此之快,國際不少知名專家在讚歎不已的同時,也大為好奇:1960年美國發射第一顆氣象衛星,1974年歐洲發射第一顆氣象衛星,而中國直到1988年才發射第一顆氣象衛星,風雲衛星在較短的時間內能實現趕超的內在發展邏輯是什麼?

楊軍說,風雲衛星是在我們國家在技術比較落後、國力不足的時候搞的大系統工程。半個世紀前,周恩來同誌高瞻遠矚地提出“搞我們自己的氣象衛星”,並於1970年親自批準研製氣象衛星的任務。

1988年9月7日,我國成功發射風雲一號A極軌氣象衛星,獲取了清晰的遙感圖像,從此告別了完全依賴外國氣象衛星數據的歷史。回憶當時的場景,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星過去了近20年,終於有誌者事竟成!”

作為風雲三號A星研發親曆者,風雲氣象衛星工程副總設計師楊忠東回憶道:2008年發射的風雲三號A星,是極軌第二代第一顆衛星。為集中精力搞研發,科研團隊把技術骨幹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。

“這顆衛星採用新一代技術,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星工程上的事!”楊忠東說。

談及風雲衛星的下一步發展時,楊軍透露,不久的將來,風雲四號B星、風雲三號E星也將發射升空。

這其中,風雲三號E星發射後,將是國際上業務衛星第一個在晨昏軌道運行的氣象衛星。該衛星在國際上非常引人矚目。

楊軍提到一個細節,幾年前我國宣佈這項計劃時,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。“這顆衛星不僅是幫助中國自己,全世界都會受益。”楊軍說。

風雲四號B星則更值得期待,它是風雲四號第一顆業務星,它的發射將標誌著風雲四號正式進入業務,將使得我國靜止氣象衛星和氣象業務全方位地升級提速。

楊軍說,因為天氣系統瞬息萬變,瓢潑大雨可能轉瞬即逝,以往氣象衛星每隔半小時才能觀測一次,很可能錯過這些動向。而風雲四號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。

(本文圖片由中國氣象局供圖)

盧健 中青報·中青網記者 邱晨輝 來源:中國青年報

2020年11月03日 12 版

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