巡天俯视大气的千里眼——气象卫星 宁静的夜空，群星闪烁。在明亮的北极星、北斗星、牛郎星、织女星、月亮等等数不尽的群星中，还有着像月亮一样有规律地行进着的人造地球卫星，其中就有由华夏儿女研制和发射的气象卫星。 全球气象卫星观测系统 还是从60年前说起吧。1946年，美国政府的“智囊团”兰德公司写给美国国防部一份秘密报告，提出如果一种飞行器加速到每秒约8公里并能控制准确，那么，它将在地球大气层的上部，沿一条大的圆形轨道运行，成为地球一颗新的卫星。报告还着重指出，卫星具有侦察飞机的能力……时隔10年，1957年10月4日，人类终于成功地把第一颗人造地球卫星送上了太空。 又过去了3年，1960年4月1日，美国发射了世界上第一颗极轨气象卫星，1966年12月6日，发射了世界上第一颗地球静止气象卫星，从而开创了人类从太空自上而下观测大气的新纪元。 气象卫星沿着空间一定轨道运行，采用遥感技术，不受时间、空间限制，不仅可以获得气象观测站稀少的海洋、高山、沙漠等处的资料，甚至还可以实现全天候观测。因此，它一问世，就倍受重视，并得到了迅速发展。 四十多年来，气象卫星及其应运而生的卫星气象学得到了迅速的发展，气象卫星由单一的低轨道发展到低、高两层轨道，由自旋稳定方式发展到三轴稳定方式，由单纯的气象观测发展到多学科的综合监测，建立了全球卫星观测系统，成为天气预报业务和大气科学及其相关学科科研活动中不可缺少的一种手段。气象卫星的探测能力，由最初只能以电视摄像方式获取白天低分辨率云图逐步发展到用扫描辐射仪和分光计（可见光、红外和微波遥感技术紧密结合）获取昼夜高低分辨率云图和大气要素以及环境参数的定量资料。卫星资料的传输由模拟制方式发展到速率更高、抗干扰能力更强的数字制方式。卫星资料的处理，由依赖于肉眼分辨图像的定性分析向半定量或定量分析的全自动处理系统过渡，20世纪70年代新发展起来的人机对话系统，在一些国家已部分投入使用。气象卫星资料通过自动图片传输（APT）、高分辨率图像传输（HRPT）、天气传真（WEFAX）等方式，将卫星观测资料（或地面处理结果）转发给地面用户。气象卫星已不再为美、前苏联几个国家所拥有，现在有许多国家如印度、中国、巴西、加拿大等国，也已经发射或正在研制自己的气象卫星或带有气象观测项目的环境遥感卫星，并且已经形成多国间合作的世界性气象卫星网络，正在向着实用化、规范化、国际化的方向发展。 自20世纪70年代后期以来，世界气象组织建立了由地球静止气象卫星和极轨气象卫星组成的全球气象卫星观测系统，它们的观测资料纳入全球电信系统，可为各国气象部门使用。如今，这个系统中的极轨气象卫星，一个是美国的诺阿卫星，一个是前苏联的流星卫星，一个是中国的风云一号卫星。地球静止气象卫星分别由美国、俄罗斯、欧洲空间局、日本、印度和中国发射。 两类气象卫星能够为人们提供多少具体的东西？以美国在20世纪后期的数据为例：美国诺阿卫星每天可输出全球范围内1万个大气探测资料，10万～11.5万（白天）和3万～3.5万（夜间）个海面温度测量值，100多张云图。现在，世界上100多个国家有5000个以上自动云图接收站和100多个高分辨率云图接收站，每天跟诺阿卫星打交道，接收诺阿卫星发送的云图。美国地球静止气象卫星每半小时提供一张云图，每天收集12000个地面气象站、海洋自动浮标、自动气象站的温、压、湿等环境观测资料，提供1200个以上的风速和风向数据，广播400多种传真气象图。西起澳大利亚、东至西欧和非洲，约1200个地面站直接接收戈斯卫星发送的云图。 值得一提的是，伴随着气象卫星技术的发展，世界上一些国家又相继发射了海洋卫星、资源卫星。20世纪80年代，由于对地观测遥感技术的发展、传统地球科学各分类学科的发展成熟，以及人类活动对生存环境造成日益明显的影响，迫切要求将地球作为一个整体进行研究，在这种大背景下，1983年美国宇航局着手规划地球观测系统（EOS）计划，并得到了许多国家的支持。1989年，美国等24国提出行星地球计划（Mission To Planet Earth，MTPE）。该计划将费时20年，耗资数百亿美元，建立三种对地观测空间平台：极轨卫星平台、地球静止卫星平台以及作为EOS补充的小卫星平台，它们相辅相成，互为补充，在不同高度获取多谱段、多频次、可覆盖全球的地球表面的大气圈、生物圈、水圈、岩石圈、冰雪圈等各个圈层的信息。在EOS计划实施前的1990—1999年间发射了很多对地观测卫星，如地球辐射收支卫星、高层大气研究卫星、海洋测高卫星、海洋遥感卫星、海洋水色卫星、陆地卫星、雷达卫星等。1999年12月18日，EOS的第一颗星TERRA（TERRA在拉丁文中为陆地的意思）发射成功，标志着人类从太空对地观测新里程的开始。 我国风云气象卫星的发展 在世界上气象卫星问世之后，我国气象工作者对其就表示了关注。1969年上半年，我国科技人员对原有的旧设备加以改造，手工绕制螺旋天线，把旧的马可尼雷达改造为扫描系统，利用照相机把雷达荧光屏上的云图拍成云图照片，在不到半年时间内，就研制出我国第一台气象卫星云图接收设备，并立即在中央气象台使用。其实，我国气象卫星和卫星气象事业的发展，应该说，缘自于1969年初周恩来总理的指示。 1969年1月下旬，一次强寒潮袭击我国，出现了强烈降温、大范围冰凌和大雪，全国有不少地方交通瘫痪，通信中断。周恩来总理得知这场寒潮造成的严重灾害时十分焦急。两次紧急召集邮电部和中央气象局的同志研究这一问题，讨论应急措施。1月29日接见时，当气象局代表汇报到通信中断，缺乏气象资料时，总理说：“在我们自己的卫星没有搞出来以前，要想办法接收美国卫星传送的气象情报。而且应该搞我们自己的气象卫星……”我国的气象卫星和卫星气象事业正是从总理指示的这两个方面逐步发展起来的。 我国自20世纪60年代末研制成功第一台气象卫星云图接收设备起，就开始了气象卫星云图的接收应用工作。1970年初，由中央气象台和中科院大气所的一些同志成立了卫星云图分析应用联合研究组，当时的中央气象局对在全国军内外推广这一新技术很重视，经中央军委批准，1970年底，总参谋部下达了“关于开展国外气象卫星云图照片接收工作的通知”。同时，中央气象局还采取了组织有关工厂生产设备，举办短期培训班等措施。70年代，相继同南京大桥机器厂、上海有线电厂合作，研制生产了高低分辨率极轨和静止气象卫星云图接收设备，成功接收美国极轨气象卫星和日本静止气象卫星发送的云图资料。然而在80年代以前，云图接收、冲洗照片、拼镶主要是手工操作。到了80年代初，利用联合国开发计划署的援款，引进了美国诺阿系列气象卫星资料接收处理系统，国家卫星气象中心的科技人员对其又进行了开发和创新，增强了系统的实时性、可行性，使我国接收利用国外气象卫星资料由手工操作进入了数字化计算机处理阶段。 我国自己的气象卫星研制和卫星气象业务系统的筹建工作在周总理关怀下，也始于20世纪60年代末。1970年1月17日，周总理召集阎仲川副总参谋长及国防科委罗舜初副主任等开会研究气象卫星的研制和相关任务。1970年2月16日，周总理批发了中共中央、国务院、中央军委给上海市革命委员会关于研制气象卫星的电报。同年5月4日，在中央气象局成立了我国第一个卫星气象筹备工作组，因当时人少，工作组办公室设在原情报所办公楼三层311房间，故对外代号取名为311组。5月，他们通过调研提出了《关于气象卫星研制方案和地面接收站建设问题的报告》。12月24日，周总理在这份报告上亲笔批示，要求迅速研究落实，“以使正式列入四五计划”。1971年7月1日，经中央军委批准，中央气象局正式组建“卫星气象中心站”，代号为“701”办公室。 1977年11月，国防科委在上海召开了我国第一颗极轨气象卫星大总体协调会，确定将我国第一代极轨气象卫星命名为风云一号，代号为FY—1。将风云一号气象卫星系统工程取代号为711。由此拉开了全面开展711工程建设的序幕。 这次会议之后，作为711工程之一的地面接收处理系统（即711—5工程）建设的准备工作抓紧进行着。1978年4月14日，李先念副主席批准了中央气象局“关于气象卫星资料接收处理系统工程建设问题的报告”，同时批准成立卫星气象中心。 1979年2月，国家计委将这一工程列入该年度基本建设大中型规划设计项目，同时也列入国家“六五”和“七五”期间国家重点工程项目，此项目包括北京、广州、乌鲁木齐三个站和资料处理中心。1983年破土动工，1987年12月26日全面建成，通过了国家级验收，工程质量优良，达到80年代初国际同类工程系统技术水平。当时国家主席李先念来到卫星气象中心，亲自为工程竣工剪彩。至此，卫星气象中心自1978年成立，在经历了10年建设后，业务系统正式投入使用。 风云一号气象卫星资料接收处理系统交付验收后，全系统转入试运行。在卫星发射前一个半月进行了系统总检查，卫星发射前一周，全系统技术状态冻结，为迎接我国第一颗气象卫星发射作好了充分的准备。1988年9月7日北京时间凌晨5时30分19秒，我国第一颗气象卫星——试验型极轨气象卫星FY—1A，在山西太原卫星发射中心，使用长征四号运载火箭发射升空，成功进入900公里高度的太阳同步轨道。当天6时9分，乌鲁木齐气象卫星地面站接收到FY—1A发下来的第一张卫星云图照片。卫星入轨准确，观测图像清晰，标志着我国气象事业进入了从空间探测大气的历史阶段。1990年9月3日，我国第一颗试验型极轨气象卫星FY—1B又发射成功，同样入轨准确，其图像更为清晰。正当科技人员紧张有序遥测、遥控和接收FY—1B的卫星资料时，1991年2月14日20时57分，运行了162天的卫星再次飞越过境时，传下来的卫星云图突然扭曲、倾斜，甚至杂乱无章。这突如其来的凶讯，震动了测控中心和国家气象局的领导、专家们，经过会诊，查明卫星姿态系统出了故障。于是，展开了旷日持久的太空大抢救，从1991年2月14日到1993年6月，科技人员坚守岗位，密切注视每一条轨道，不漏掉任何一点信息，对FY—1B抢救时间之长、获取抢救资料之丰富，是世界卫星发展史上少有的，仅以除夕夜到五一节的78个日日夜夜，559圈全时跟踪，发出指令7000余条。又经过几年的研究改进，1999年5月10日，FY—1C发射成功，标志着我国极轨气象卫星进入业务使用阶段。 在我国极轨气象卫星处于研制初期的时候，1975年10月，由中央气象局负责人邹竞蒙为团长的中国气象学会代表团在考察、访问美国气象卫星地面设施后，局领导即考虑我国静止气象卫星的发展和建设问题。1980年6月，在上海召开的我国气象卫星发展规划讨论会上，将我国第一代静止气象卫星命名为风云二号，代号为FY—2。在国家有关部门大力支持下，风云二号气象卫星的研制工作进展比较顺利，1986年国务院正式批准风云二号卫星的研制任务。1988年，国家计委批准了国家气象局上报的风云二号静止气象卫星地面系统工程项目建议书，纳入国家“七五”计划。按照FY—2号卫星研制计划，中国气象局如期建成了FY—2号静止气象卫星应用系统。按原订计划，FY—2号系列第一颗卫星于1994年发射，然而这一年4月2日，卫星在技术测试过程中发生意外事件，卫星和厂房受损，不得不对这次发射计划作出调整。参战人员在惊愕、惋惜、痛心之际，并没有因挫折而后退。经过各方共同努力，1997年6月10日，我国第一颗静止气象卫星FY—2A在西昌卫星发射中心发射成功，6月17日在东经105度定点成功。2004年10月19日，FY—2C发射成功，标志着我国静止气象卫星进入了业务使用阶段。2005年1月1日实验广播展宽云图图像，6月1日投入业务运行，从2005年6月15日起，FY—2C陆续发回降水，云迹风等信息，加强了对台风、降水、火情、干旱、雾、雪、冰等监测，确保在汛期和常年的气象服务中发挥更大效益。 如今，我国已经成为世界上同时拥有静止和极轨气象卫星的极少数国家之一，我国风云气象卫星成功运行，被世界气象组织列入全球对地综合观测卫星业务系列，成为世界气象卫星观测网的一个成员。对我国来说，从此结束了我国只能从地面观测天气的历史，特别是风云二号投入业务运行后，每半小时可以提供一次以我国为中心的，包括印度洋、西太平洋和周边地区以及人烟稀少沙漠、高原的大范围的气象资料以及其他陆地、海洋、植被等环境监测资料，对影响我国的天气系统变化和环境变化尽收眼底，在天气、气候、自然灾害监测，生态环境监测，海洋和军事等领域，发挥了重要作用。此外，气象卫星还可对空间环境进行监测，2002年7月1日，中国气象局正式建立了国家空间天气监测预警中心，向社会发布空间天气逐日预报、周报、月报及重大空间天气事件和空间环境灾害警报，标志着我国国家级空间天气业务正式开始了。 |
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