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风云四号微波星(FY-4M)

中国填补静止轨道微波探测技术空白

2016-07-11 20:14:05来源:大公网|

  大公网7月11日北京讯(记者周琳)目前在轨的静止轨道气象卫星均依靠红外可见光手段。光学卫星容易受云层的影响,微波虽具有很强的穿透能力,其技术在国际上尚属空白。中科院国家空间科学中心研究员刘浩对大公报表示,通过多年在该领域持续研究,中科院成功研制出了第二代干涉式综合孔径微波/毫米波成像仪地面样机,预计于今年十月完成。

  静止气象卫星分为静止光学系列卫星和静止微波系列卫星两大系列。 由于地球同步轨道位于地面3万多公里高,需要很大的天线才能实现需要的地面分辨率。所以,静止轨道微波探测技术在国际上尚属空白。

  刘浩介绍,在“十二五”期间,中科院采用两种体制的微波辐射计系统,在低频5056GHz频段采用综合孔径干涉成像体制,避免了大口径真实孔径天线的加工和扫描等技术难题,进而大幅度提升了空间分辨率。该双模式技术体制为中国首创,具有自主知识产权。

  今年十月,中科院将成功研制出了干涉式综合孔径微波/毫米波成像仪地面样机,仅仅使用常规技术1/2的天气孔径,仍可以实现30-50公里的地面分辨率。干涉式毫米波大气探测技术的突破可为中国率先实现静止轨道毫米波大气探测奠定坚实的技术基础。未来,它将随我国新一代静止轨道微波气象卫星,利用干涉式毫米波大气探测仪实现对大气温、湿度和降水分布的实时三维成像观测,大幅提升对台风、强降雨等灾害性天气的监测和预报能力。

  目前,中科院空间中心已经与欧洲空间局就共同研发静止轨道毫米波大气探测技术达成合作协议。


2016.07目前,八院正在开展风云四号微波气象卫星的研制工作,连日来正在对该卫星的技术难点进行攻关。

      相比常规的光学探测手段,风云四号微波气象卫星采用了微波遥感技术,对云层具有更好的穿透特性,可以对云雨大气内部的热力结构和微物理特性进行三维结构分布信息探测,提前发现和预警突发性强对流灾害天气。微波气象卫星将工作于地球同步轨道,可对相关区域进行长时间的定点观测,获取雷暴大风等灾害天气的强度变化、路径移动等数据,有助于减少因强对流天气造成的生命和财产损失。

      风云四号微波气象卫星将填补世界地球静止轨道微波探测的空白,大大提升我国对于雷暴、强风、龙卷风等强对流天气的监测与预警能力,提升我国在遥感卫星技术领域的国际话语权。(张旻 周霞)


2016.06.16光学卫星的探测方式很容易受到云层的影响,当有云的时候,这种探测方式只能得到云层顶部的信息。那么问题就来了,如果穿透不了云层,观测风雨就更无从谈起了。

  “风云四号”微波星,就是瞄准了光学卫星不能穿透云层的痛点,改用波长更长、频率更高的微波进行探测(波长越长,越能穿透障碍物)。研究表明,当探测器工作在50GHz至56GHz的氧气吸收频段和183GHz的水汽吸收频段两个重要的大气探测频道时,可以获取大气温、温度和降水的三维分布。连续性和立体观测,就像一颗实时盯着的有穿透力的天眼,让风雨“无处遁形”。

  实现这一目标有我国科学家极为深厚的研究基础。卫星分辨率越高,对接收天线尺寸的要求就越大,然而卫星的承载能力是有限的,这就是个对立的矛盾。因此,静止轨道微波探测技术在国际上都是空白。此前只有一颗极轨微波探测卫星上过天,静止轨道卫星则一颗都没有。

  中国科学院国家空间技术中心研究人员黄东浩介绍,中国科学家提出的方案,是开展静止轨道双模式毫米波/亚毫米波探测仪的设计模式,在50GHz至56GHz频段的综合口径干涉成像体制,即通过干涉成像技术使小口径天线合成大口径天线的观测效果;在183GHz采用传统真实口径机械扫描成像,避免了综合孔径复杂度过高的弊端。高频真实孔径辐射计天线镶嵌在低频综合孔径圆环天线阵的中心区域,可以实现互相无干扰,不遮挡。这样的技术模式是我国首创的,具有自主知识产权。

双模式毫米波大气探测仪样机。

  当然,对台风的观测只是“风云四号”微波星的功能之一,它对风雨的观测,也可以大幅度提升短时强降雨这样的灾害性天气。而微波星只是“风云四号”系列中的一颗,随着卫星一颗颗发射,我们有理由期待它们释放更为巨大的使用效益。


2016.05航天科技八院804所在成立有效载荷研发中心之后,逐步形成了研发中心抓总、各专业部配合的矩阵管理模式,进军基于前沿技术的新概念,保证产品从论证到研制的每一步都经过专业设计师的严格把关。该所研制的风云四号微波星探测仪已完成原理样机的研制,具有国内领先水平,


静止轨道双模大口径天线毫米波/亚毫米波探测仪顺利通过中期检查

发布日期:2015年11月30日

      2015年11月24日,国家遥感中心在北京组织有关专家对地球观测与导航技术领域863计划“静止轨道双模大口径天线毫米波/亚毫米波探测仪”项目进行了中期检查。中期检查专家组专家、科技部高新司与国家遥感中心有关同志、项目首席专家、项目组有关人员共计30余人参加了会议。

        该项目于2013年12月正式立项,由中国科学院国家空间科学中心联合西安无线电技术研究所共同承担。目前课题已初步建立双模探测仪天地一体化仿真系统,对台风观测的时间和空间分辨率,卫星平台指向稳定度等各项应用需求进行了分析,并初步完成了双模探测仪星载构形,综合孔径系统和真实孔径系统,大口径毫米波反射面天线,样机系统集成测试等设计方案;研制和测试了基于核心定制芯片的高集成度干涉式辐射计等关键模块。专家组肯定了课题的进展和成果,建议项目组进一步加强载荷与平台的沟通,加强载荷的定标精度分析,细化载荷测试方案,为将来课题验收和卫星立项打下坚实基础。

       静止轨道微波大气探测可实现对地球大气全天候、全天时的高频次观测,是当前国际对地观测领域的前沿技术。开展静止轨道双模大口径天线毫米波/亚毫米波探测仪研究,对大幅度提升未来台风、暴雨、强对流等灾害性天气的监测和预报能力具有重要意义,并将为我国下一代静止轨道气象卫星的微波大气探测载荷的工程研制奠定技术基础。


风云气象卫星路线图

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