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海上升“捕風”——揭秘捕風一號A、B衛星

發布時間: 2019-06-10 19:25:58 來源:新華網

新華社北京6月7日電 題:海上升“捕風”——揭秘捕風一號A、B衛星

新華社記者胡喆、蕭海川

近日,隨長征十一號海射運載火箭“一箭七星”成功發射入軌的捕風一號A、B星,是此次發射的主要“乘客”。它們的成功入軌,將提升我國對海面風場的探測能力,令臺風預報監測別具“慧眼”。記者走進它們的研制大本營——中國航天科技集團五院,采訪研制團隊,揭秘捕風一號的多項技能。

海面測風有難題

捕風一號A、B星由中國航天科技集團五院航天東方紅衛星有限公司抓總研制,它們是中國航天科技集團五院研制發射的第270顆、第271顆航天器。

“它們能通過一雙‘慧眼’,在500余公里的高空,準確測量海面風場信息,從而實現對臺風的預報。”捕風一號衛星總設計師白照廣告訴記者,通過此次發射,我國實現了利用衛星導航信號進行海面風場探測零的突破,對今后臺風預警、防災減災具有重要意義。

對海面風場的監測,以往雖有相關技術手段,但都存在一定的不便。比如氣象預報經常使用衛星云圖來測量海風,但這種方式測出的是位于云層頂端的風,與云層之下、海水之上的風存在一定誤差。

再如,通過衛星載荷——像散射計等,主動向海面發射微波信號來測量海面風場。但這樣一來,衛星不僅重量偏大,要形成實時監測海面風場的星座群更是代價高昂,況且還對監測每秒50米以上的海風無能為力。

捕風一號懷絕技

什么樣的技術,能夠令千里之外的衛星化身捕風“千里眼”?白照廣表示,在人們眼中,風固然無形無影。但在衛星眼中,海面風場可以通過導航反射信號來“顯形”,這就是捕風一號A、B星的絕技。

近年來,隨著全球衛星導航系統的拓展與成熟,為海面風場探測提供了新的技術可能。利用導航反射信號對反射面的物理特性和參數進行反演已成為各國新的研究熱點。白照廣表示,部分歐美發達國家已發射過相關衛星,利用導航信號實現對海面高度、海浪、海風、海冰、移動目標等的探測。

為什么導航信號能“不務正業”,成為海面風場探測的好幫手?專家解釋,導航信號傳遞到海面后,會發生鏡面反射。風平浪靜與風急浪高所形成的反射信號具有明顯差別。

“有風時,反射信號會隨著海浪出現一段一段的變化。風越大,信號變化越劇烈。通過分析時延多普勒功率圖像,利用不同參數間的比例關系,可以反演出海面風速數據。”白照廣說,導航衛星的L波段,具有良好的大氣穿透性,可全天實現對海面風場的信息探測,并可通過多星組網監測實現對極端臺風天氣的“精準”預報。

技術進步亦可期

捕風一號A、B星背后,有著衛星研制方多年來的技術攻關。中國航天科技集團五院透露,兩顆衛星雖是首次開展利用導航反射信號進行海風探測的研究,但此前已進行了相關原理可行性研究與試驗驗證。

“多年前,我們中國航天科技集團五院西安分院的專家,就啟動了導航反射信號技術載荷的攻關。”白照廣表示,相關載荷曾搭載在飛機上,進行海上探測實驗驗證了有效性。

在衛星用戶服務上,制造商航天東方紅衛星有限公司首創“交鑰匙”模式,即不僅研制發射衛星,還聯合國內優勢單位開展數據處理與標校工作,為終端用戶提供“打包式”服務。獲得數據初級產品的用戶,不必自行進行原始數據的大量推演,就能較為方便地“查看”海風。

捕風一號的升空,并不是終點。由于導航衛星的特性,捕風衛星監測到的風場點是離散的,因此需要繼續構建多星星座。而采用被動監測工作模式的捕風衛星具有低成本特性,重量也較輕,適合構建多星星座。

“我們將逐步構建捕風衛星星座,多顆衛星協同觀測,實現更大范圍、更高精度甚至準實時監測全球范圍內的海面風場,更加精準地預警臺風。”白照廣介紹,五院還將繼續發掘導航信號微波遙感技術的應用潛力,不斷增強中國衛星的技術實力。

責任編輯:張茜 王金卿

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