赓续接力，风云可测！风云三号F星因何“技高一筹”？

光明网 08-09 137

前言：

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8月3日，风云气象卫星家族又增加了一颗闪亮的“新星”——风云三号 F 星，它将接替在轨超期服役的风云三号C星，在上午星轨道持续开展观测。

中国作为目前全球唯一同时业务运行晨昏、上午、下午、倾斜四条近地轨道气象卫星的国家，也将继续发挥低轨气象卫星完备全球观测网的整体优势，强化全球精密监测能力。那么，风云三号F星完美展现了风云三号气象卫星从试验到业务、再到成熟的过程，它将带来哪些硬核“新科技”？以下为您解读。

风云三号F星的自白

大家好！我是风云三号F星，风云气象卫星大家族的第21位成员，也是极轨卫星（风云三号气象卫星）家族第7位出征太空的小弟。

风云卫星在轨效果图

现如今，遥远的太空共有四颗极轨卫星值守，分别是2013年9月23日发射的风云三号C星、2017年11月15日发射的风云三号D星、2021年7月5日发射的风云三号E星和今年4月奔赴太空家园的风云三号G星。我们在诞生之前，就已按晨昏、上午、下午和倾斜轨道的格局进行了设计。

我在极轨卫星家族里排行老六，所以大家也叫我06星。这次我将接替老大哥风云三号C星，他已经在太空工作了十年，超过退休年龄达四年之久。

未来，我将继续在上午星的岗位上发光发亮，为全球监测与服务站好每一班岗。

“成熟”，是我的标志

虽然我年龄最小，但我却完美继承了哥哥姐姐们的技能，并升级创新。作为新生代的我，可以说是风云三号气象卫星的集大成者——设计成熟，性能完备，仪器先进，以后的“风三郎”，基本将按照我的模样批量生产!

“高精尖”，是我的王牌

最高：紫外高光谱臭氧监测，分辨率可达7公里×7公里，为全球同类仪器最高水平。

唯一：与风云三号D、E星组成全球唯一拥有三台组网微波成像仪的国家，扫描全球无盲区。

首次：首次采用连续光谱观测，光谱分辨率和空间分辨率均有大幅度提升。

领先：不仅可以兼容中国北斗、美国GPS、欧洲伽利略掩星探测，还能对海面风场特别是台风进行探测。

先进：在微波探测、高光谱探测等方面达到全球先进水平。

“楷模”，是我的本色

更智慧：实现地面接收、处理、服务全流程业务的可视、可控、可管。

更全：6类、48种主要参数，覆盖世界气象组织全球集成观测系统的主要需求。

更新：土壤冻融、二氧化氮、二氧化硫、臭氧总量和廓线、气溶胶指数等新型探测遥感产品全新亮相。

更细：在防灾减灾、应对气候变化、生态监测评估、环境保护和空间天气监测等5大领域11个方面得以应用。

相比风云三号C星

“替代星”F星为何技高一筹？

F星在风三系列“前辈”们多年一线实践基础上，继承并创新了很多成熟的新技术。“风三郎”家族最先发射的风云三号A星、B星，当时可以称为试验应用阶段，仍需要大量的摸索和检验；风云三号C星、D星、E星逐渐进入业务服务阶段，在多年一线应用中，积累了大量经验；作为风云三号系列卫星的“集大成者”，F星在“前辈”们的接续托举下，吸收了各方经验，它设计成熟、仪器先进、功能完备，将以最好的姿态实现“风三郎”家族多年的奋斗梦想。

风云三号系列卫星组网观测示意图

从综合实力上看，经过10年的发展，我国风云卫星总体技术研发和服务能力均明显提升，无论是地面系统保障的稳定性，还是各载荷的可用性，都更成熟、更具竞争力。此次新发射的风云三号F星，作为C星的“替代星”，装载了10台（套）先进的遥感仪器，其中包含两台全新研制的载荷，3台改进载荷以及5台继承载荷，有效载荷配置和性能指标均达国际先进水平，部分已达国际领先水平。搭载的多个载荷在功能上都较之前版本有所提升，无论是在仪器测量精度、观测灵敏度、定位精度还是使用寿命方面都更具实力。相较服务期间“带伤”服务的C星，F星此次成熟性、稳定性更好，至少能稳稳地为我们服务8年。

F星不光自己优秀，投入业务后，还将和“前辈”风三D星、E星实现梦幻联动。F星投入在轨运行后，我国就有三台微波成像仪在轨应用，其余两台分别分布在风云三号D星和E星上。三台微波成像仪“联手”，可解决原本单个设备监测存在盲区的问题，实现全球12小时无缝隙、全覆盖监测，大大提升风云卫星整体监测能力。

F星升空，未来可期！

风云三号F星效果图

十大“高科技”载荷

随新星亮相

两台新研制载荷，首次“上星”

两台全新的紫外至可见光谱段高光谱仪器，采用天底+临边高光谱联合探测，可增强大气成分和污染气体及气溶胶探测能力。

1. 紫外高光谱臭氧天底探测仪

——实现“天地”清晰成像，精准探测污染气体分布

可提供高光谱分辨率的紫外到可见光波段的地球反射辐射。仪器光谱分辨率为0.5纳米至1纳米，空间分辨率可达7公里×7公里，处于世界领先水平，可精确探测大气臭氧、二氧化硫、二氧化氮总量以及臭氧垂直分布信息。

2. 紫外高光谱臭氧临边探测仪

——分层“切面”观测，精准捕捉痕量气体分布

光谱覆盖290纳米至500纳米连续谱段，共1000个通道。可以对地球进行“切面”观测，即分层观测地面上空15公里至60公里之间的大气信息。此外，除采用临边探测方式外，该仪器还首次采用连续光谱观测，光谱分辨率和空间分辨率均有大幅度提升。其探测资料将用于反演全球臭氧、二氧化氮等痕量气体垂直分布廓线以及云、气溶胶定量和定性产品。

风云三号F星载荷

三台改进载荷，监测能力更突出

三台改进载荷性能显著提升，通过增加微波成像仪和地球辐射探测仪探测通道、完善中分辨光谱成像仪星上定标装置和大幅提升信噪比等，增强了对全球公里级中高层温度、地气系统辐射收支和反射波段海洋弱信号探测能力。

3. 微波成像仪

——三星组网观测，实现全球12小时全覆盖

可获取洋面风场、海冰密集度、海表温度、降水、大气可降水、云水、土壤水分、积雪深度/雪水当量、陆表温度、土壤冻融状态等信息。在继承上一代微波成像仪通道设置的基础上，此次还增加了探测通道，提升了仪器的整体观测能力，改进了仪器辐射测量精度、观测灵敏度、定位精度和使用寿命等四个方面也得到改进。其投入业务后，我国将有三台微波成像仪在轨应用，我国也成为世界上首个拥有三台组网微波成像仪的国家。三个微波成像仪的组网应用，将实现“1+1+1>3”的效果，原本单个设备监测无法覆盖的地区，经组网联合后，将实现全球12小时无缝隙全覆盖监测。

风云三号F星载荷

4. 中分辨率光谱成像仪

——高精度定量反演助力监测精密

重点提升了星上辐射定标精度、探测灵敏度和使用寿命。可获取每日覆盖全球百米级（250米）空间分辨率真彩色合成图像产品，通过对太阳反射波段和红外波段多光谱连续综合观测，实现云气溶胶、水汽、陆地表面特性、海洋水色等大气、陆地、海洋参量的高精度定量反演。

5. 地球辐射监测仪

——优化太阳辐射监测，气候预测评估“更有数”

新增5至50微米的宽带长波通道，与原有的宽带短波和全波通道一起，融合中分辨率成像光谱仪的云和气溶胶产品，可生成地球反射太阳辐射和射出长波辐射通量，结合太阳辐射监测仪的太阳总辐照度产品，生成全球范围内的地球辐射收支能量平衡产品，支撑全球气候分析与模式评估应用。

五台继承载荷，久经检验“担大任”

5台继承载荷主要继承自风云三号E星（黎明星），经过“黎明星”的在轨检验，功能成熟，对于支撑核心天气预报业务预报模式应用和气候观测具有重要作用。

6&7. 微波湿度计、微波温度计

可获取全天候的全球大气湿度和温度的垂直分布状况，为数值天气预报提供及时准确的大气湿度和温度初始场信息，提升对台风、暴雨等灾害性天气的预警能力。

8. 太阳辐射监测仪