一場世界航天史上罕見的衛星地面營救
1990年9月3日,風雲一號B星成功發射。它能及時為第十一屆亞運會提供氣象預報,但只過了十幾天,它就出現異常。
科技人員及時完成了修復,但發現一個棘手的問題:衛星在元器件選用和軟件設計上沒有進行抗輻射加固,這一漏洞使計算機電路芯片暴露於空間高能粒子的轟擊下,很容易產生單粒子翻轉問題,隨時會引發計算機工作失常,姿控系統故障。
漏洞無法填補,唯一的辦法是加強地面對衛星的監視,出現問題及時糾正。
孟執中和徐福祥帶領科技人員分成2個工作組,輪流在西安衛星測控中心值班。他們利用衛星每天6次過境的機會,監視其在軌工作情況。
1991年2月14日,大年夜裡,衛星雲圖突然發生扭曲,滾動不止。在隨後的75天裡,工作人員不間斷地輪流執勤,開始了一場世界航天史上罕見的衛星地面營救行動。他們像急救醫生一樣,一次次讓“急症”發作的風雲一號B星恢復元氣。然而,頻繁的“手術”讓衛星元氣大傷,壽命大打折扣。
最終,風雲一號B星斷斷續續工作到1992年11月,在軌累計正常運行285天,未能達到1年的設計壽命指標。
“兩彈一星”功勛科學家孫家棟院士,作為風雲二號衛星工程總設計師與“風雲”相伴了40多年。他曾說:“我一生做過多個衛星總師,風雲二號最讓我難忘。”
1994年2月,我國首顆地球靜止軌道氣象衛星——風雲二號01星來到西昌衛星發射中心。經過多項測試後,衛星順利加注了燃料,裝上了固體遠地點發動機,只待開展轉場前的最後一次全面測試。
4月2日上午,測試開始。10點50分左右,固體遠地點發動機燃燒爆炸,黑色濃煙夾著血紅的火光湧出來,觀測窗玻璃被震碎,廠房供電中斷。
這次重大事故奪走了一位總裝工人的生命,並導致30多位試驗隊員受傷住院。由於不了解肼燃料的性能和危險性,忽視了防靜電和環境溫濕度要求,航天人遭受了慘痛教訓。
風雲一號C星打了個漂亮的“翻身仗”
接二連三的事故,讓風雲衛星研製陷入低迷。但一次次跌倒的航天人,又一次次倔強地站了起來。他們將沉甸甸的經驗教訓匯編成册,成為指引後續工作開展的典型教材。
被任命主持風雲一號C星研製工作時,孟執中已經60歲了。此前的挫折讓他心有不甘。他分析,風雲一號A星、B星未完成任務的原因,不在於性能指標沒有達到要求,而是由於可靠性不高造成中途夭折。研製1顆長期可靠、穩定運行的業務應用氣象衛星,成為團隊共同的目標。
1999年5月10日,風雲一號C星成功發射。這次發射後來被選為我國20世紀最後一年的3件大事之一,鐫刻於中華世紀壇。2000年8月,世界氣象組織將該衛星列入世界業務氣象衛星序列。
風雲一號C星打了個漂亮的“翻身仗”。它在軌穩定運行達7年,被譽為“太陽同步軌道長壽第一星”,揭開了我國氣象衛星事業上新的一頁。
此後,風雲衛星發展之路越走越順。
2002年,風雲一號D星發射,成為國內壽命最長的遙感衛星之一。2004年發射的風雲二號C星,是當時國內應用最為廣泛的業務應用衛星,並獲得世界氣象組織的高度評價,被列為全球氣象衛星觀測網的重要業務衛星之一。2006年到2014年,我國先後發射4顆風雲二號系列衛星,挑起了國家重大活動氣象保障重擔。
2008年,北京奧運會開幕前夕,我國第二代太陽同步軌道氣象衛星風雲三號首發星升空。此後,風雲三號B星、C星、D星相繼發射,實現了對風雲一號的升級換代。它們組網運行、功能互補,實現從二維成像到三維探測、從單一光學到全譜段寬波譜探測,並使全球數值天氣預報更新時間大幅縮短、預報時效延長,預報精度也進一步提高。
在國際“暗戰”中逆襲,一顆星幹兩顆星的活
2021年1月15日,上海菜市場裡的太湖矮腳菜,價格較10天前翻了一倍。當地媒體發現,這與近日連續出現的寒潮頗有關係。據氣象台預報,1月16日又有寒潮侵襲,當地蔬菜供應單位提前部署,全力開展了應急保供工作。
天氣變化影響著人們穿衣、出行,乃至生活的方方面面。國家衛星氣象中心遙感應用室主任、風雲氣象衛星應用系統總設計師唐世浩介紹,為準確預報寒潮提供支撐,以及監測寒潮的發展和影響,只是風雲衛星的“基本功”之一。
尤其是被稱為中國氣象衛星界“實力擔當”的新一代靜止軌道氣象衛星——風雲四號A星成功發射,使我國氣象衛星技術從跟跑、並跑轉向並跑、領跑,推動我國氣象綜合能力進一步提高。
回想起風雲四號A星的研製和發射,陳曉傑感覺像一場激烈的競賽。
2016年,仿佛事先約定過一樣,中國、美國、歐洲、日本的新一代靜止軌道氣象衛星研製,均發展到緊要關頭,大家暗中較著勁。
除了歐洲衛星由於種種原因至今尚未發射,2016年11月初,日本率先發射“向日葵9號”(Himawari 9)衛星。這顆衛星採用了許多美國的技術和產品,將代替該國此前發射的“向日葵8號”。
11月19日,美國新一代靜止軌道氣象衛星GOES-R發射。業界評價說,與以前的氣象衛星相比,該衛星帶來的飛躍如同從黑白電視變成高清彩電。
12月11日,我國風雲四號A星發射。
陳曉傑表示,風雲四號A星不僅對地綜合觀測能力全球領先,還是國際上首顆單星實現對地“多光譜二維成像+高光譜三維探測+超窄帶閃電成像”綜合觀測的靜止軌道氣象衛星。
過去,垂直探測儀器和成像觀測儀器的相互干擾,一直是國際上的難題。歐洲此前的做法是將兩者分別放在2顆衛星上工作。
比起國際競爭對手,風雲四號A星的性能毫不遜色。有人形容,這顆星同時幹著2顆星的活。
據風雲四號衛星系統總設計師董瑤海介紹,該衛星通過自主研製的SAST-5000衛星平台,實現了帶有運動光學部件的多載荷同時工作,各載荷和諧共處。
該衛星搭載的多通道掃描成像輻射計,是當時我國靜止軌道衛星最先進的輻射成像儀,能夠每15分鐘對東半球掃描一次,最高空間分辨率達到500米。“500米精度對於接近36000公里高的地球靜止軌道來說,相當於在幾公里之外放置幾盞燭光,而且看得清清楚楚。”董瑤海說,這一精度與美國同期發射的GOES-R衛星相當。
同時,風雲四號A星搭載的干涉式大氣垂直探測儀,可以對大氣進行垂直探測;搭載的我國首台星載閃電成像儀,可用廣角鏡頭盯住我國及周邊區域,不眠不休時刻準備拍攝,每秒能拍500張照片,記錄閃電的頻次和強度。
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