1989年9月7日,1990年9月3日,我国用“长征四号”火箭成功地发射了两颗我国第一代“风云1号”太阳同步极轨气象卫星。
“风云1号”B星重870公斤,卫星主体为1.4米×1.4米×1.2米的六面体。主体两侧各装有3块太阳电池阵和一块撑板,入轨后伸展,翼展8.6米。
太阳同步轨道高度901公里,一昼夜绕地球赤道14圈,覆盖地球两次,每圈历时约102分钟。
卫星采用光学镜面以每分钟360转的旋转扫描方式收集地面和云层的五通道可见光和红外图像资料,辐宽2860公里,图像的地面几何分辨率1.1公里,温度探测精度为1度。
卫星采用数字化三轴稳定对地定向姿态控制系统,指向精度优于0.8度,稳定度优于每秒0.006度。
卫星功能为获取全球表面及其大气层的多光谱图像资料,以及海洋资料,包括沿海泥沙,洋面温度,海水表面浮生植物及海冰等分布资料,并对某些自然灾害进行监测。
“风云1号”卫星为国民经济建设和国防建设作出了积极的贡献
“风云1号”B星升空2年多来,虽然几经波折,几经坎坷,但它已为并继续在为国民经济建设和国防建设作出积极的贡献。
卫星在其正常运行期间,在每天的中央电视台19:30分的《天气预报》节目中,播发多轨拼图及局地云图,内容包括云团、冷峰云系、台风等各种天气系统;在每日的13:00《气象信息》节目中播发各种云系、台风、地貌、植被图等,取得比较好的效益。
卫星发射正值举国迎亚运前夕,根据为亚运会气象保障服务的统一安排,卫星气象中心担负着向国家气象中心和北京市气象局提供云图资料的任务,在此期间,“风云1号”卫星共提供亚洲区域和北京地区云图22幅,并专为亚运会提供亚欧地区彩色拼图,为举世瞩目的亚运会履行了自己的义务。
由于“风云1号”卫星遥感仪器对地表特征的高分辨能力,利用HRPT资料提取出的晴空积雪图,积雪清晰,地貌明显,先后为中国科学院兰州冰川冻土研究所提供5次积雪照片,效用显著,颇受欢迎,其中天山和藏北高原的积雪图参加了亚洲遥感会议展览。
1991年1月,气温下降,辽东湾冰情迅速发展,卫星气象中心在2个月内及时提供了“风云1号”摄下的渤海海冰图片26幅,这些资料内容丰富、准确,对保证海上安全作业决策作出了贡献,不仅减免了损失,保证了施工人员的安全,而且为后续工程的顺利进行,提供:了保证。
1991年夏季,我国遭受了百年未遇的特大洪涝灾害,“风云1号”提供的资料,对正确估算江淮地区受灾面积起了关键作用。
海湾战争期间,由于海湾地区地处沙漠,本来资料就十分稀加上战时实行气象封锁,更无法获得该地。区的常规气象资料。在这种情况下,“风云1号”提供的资料,对我国及时了解海湾战区天气及其他情况起了十分重要的作用。
“风云1号”卫星不仅忠诚地为中国人民服务,而且无私地履行着自己的国际主义义务。世界上凡是能。收到美国气象卫星资料的站台,都可以收到“风云1号”的资料。“风云1号”发送的高质量云图,在美国、英国、意大利,澳大利亚以及台湾、澳门地区产生了良好的影响,普遍认为“风云一号”的图像已达到国际水平,可以同当今世界上最先进的气象卫星——美国的诺阿7卫星相媲美,尤其是可见光云图的质量已略高于它。因 · 而提高了我国航天和气象事业的国际地位。正如世界-气象组织秘书长奥巴西教授指出的/中国是发展中国,家第一个发射极轨气象卫星的国家,也是继美国、苏联之后第三个发射极轨气象卫星的国家,“风云1号”的:发射成功,是中国对世界气象事业的一次贡献。”
以世界上最先进的极轨气象卫星为追赶目标
“风云1号”气象卫星自1977年11月起由中国空间技术研究院上海卫星工程研究所承担研制。要研制什么样水准的卫星,用卫星总设计师孟执中的话说,气象卫星是应用卫星,一上天,全世界都可以接收,如果起点不施,关系到国家的声誉也关系到它的存在价值。我们研制的卫星要以世界上最先进的气象卫星为追赶目标,也就是要瞄准美国的诺阿卫星。他的这一指导思想得到了上级机关的充分肯定并贯穿研制的全过程。在卫星研制的过程中,孟执中带领广大科技人员刻苦探索,攻克了一个又一个技术难关,使许多新技术和立足于国内自行研制的新仪器,第一次在我国卫星上进行试验并取得了成功。
例如卫星上的遥感系统,首次采用360转/分的扫描辐射计、碲隔汞红外探测器和辐射制冷器的新技术,使卫星的甚高分辨率、红外灵敏度以及可见光灵敏度等指标,达到了美国80年代的水平。
卫星上的遥感系统,甚高分辨扫描辐射计是一种五波段成像遥感仪器,它用光学机械扫描方式获取地球和大气向空间辐射的景象,在扫描辐射计头部有一个铍金属扫描镜,它以360转/分的速度对地球扫描,扫描视场为1.2毫弧度,每转一次相对地面的东西向扫描成宽度2860公里。随着卫星南北向飞行,即可获得两维空间的遥感图像资料。
碲隔汞是一种先进的对红外辐射极其敏感的三元化合物,但这种化合物只能在105 K,也就是摄氏负160多℃的低温下才能正常工作,为解决这一难题,科技人员在卫星的阴背面安装了带自动温控装置的辐射制冷器,以保证红外探测器的温度控制在105 K±0.1 K的范围内。
当辐射能量进入各种探测器时,即被分别转换成各种波段的电信号,由两个近红外波段和一个远红外波段获取全球的昼夜云图,两个可见光波段观测海洋水色景象。
这些信号经卫星上仪器的电子系统处理以后,向地面传送三种图像数据:一种是实时传送的数字图像数据,致卫星经过地面站上空时,由地面站实时接收;第二种是经卫星处理后的模拟图像信息。
以上两种图像信息,世界各地的地面站都可收到。
第三种是由卫星上的磁带记录器贮存的模拟图像。这种图像信息是在国外选定地区的模拟量图像,由卫星上磁带记录器录下来,然后通过延时图像传输(DPT)发射机,在卫星飞经我国上空时,根据星上自主指令或地面遥控指令,向地面传送。
“风云1号”卫星的能源系统,首次采用了大面积折叠式太阳电池阵。在卫星的两侧,安装3块长1200毫米,宽为955毫米,厚19.5毫米组成的太阳电池阵。这种太阳电池阵,在空间高低温环境中,自动解锁、伸展、锁定。卫星升空入轨后,太阳电池阵能否自动解锁打开,是决定卫星成败的关键之一。
太阳电池阵的总面积为6.876平方米,上面粘贴了14265块2×2厘米的硅光电池片。在阳光直射时,可输出功率850瓦,光电转换率为12%,光照期间,除能提供卫星上全部仪器用电外,并给镉镍电池充电(即把部分电能贮存起来),两组镉镍蓄电池可提供星箭分离前和卫星进入阴影区时工作仪器的电能。当太阳电池阵不足以供给卫星峰值负载时,能补充提供电能。
在姿态控制系统方面,“风云1号”卫星首次采用了依靠飞轮和磁控技术实现的长寿命全数字化三轴稳定对地定向的姿态控制方案。
在姿控系统中安装了红外地平仪和陀螺仪组成的姿态敏感器。红外地平仪以旋转扫描方式对地球进行扫描,卫星姿态如有偏差,红外地平仪就将偏差的信息传输给星上计算机,经过计算,由计算机向星上喷气执行机构或惯性飞轮发出姿态修正指令。
反作用飞轮和偏量动量轮是卫星姿态控制的主要执行件,三个反作用飞轮分别安装在卫星的流动、俯仰、偏航几何轴上;一个偏量动量轨安装在卫星的俯仰轴上。反作用飞轮分别对卫星沿流动轴、俯仰轴、偏航轴进行动量交换,以达到对卫星姿态的纠正。当反作用飞轮失效后,偏量动量轮起旋,利用动量在惯性空间定向的原S,完成卫星的对地定向姿态。而磁控技术则完成飞轮的卸载和牵动阻尼及进动控制,另外姿控系统中还有一套完整的全方位姿态重捕技术,当卫星失控后,可由它实现卫星姿态的重捕。
为了使地面测控系统对卫星进行跟踪测控,并实现有效的功能管理,在卫星上安装了由跟踪、遥测、遥控仪器组成的测控系统。
当卫星飞经我国上空时,星上的测控系统实时地向地面测控系统发送卫星的各类工程参数,以及空间环境的数据;当卫星飞经国外上空时,这些数据由卫星上磁带记录机贮存,待卫星又飞经我国上空时,星上磁带机将在国外收到的各类工程参数,由星上发射机自动发向地面。地面测控系统根据这些参数,就可以判断出卫星的工作状况。地面测控系统还向用户提供正确的卫星轨道数据,成为气象应用数据的基准信息。
“风云1号”气象卫星在总体水平上虽然同美国的先进气象卫星尚有一定差距,但美国发展极轨气象卫星经历了由试验到业务应用,业务应用卫星又经历了几个发展阶段,大致走了30年的历程。而我国第一代极轨气象卫星从研制到发射应用,只用了12年的时间,有这样高的起点,证明了我国科技人员的聪明才智和卓越的创造精神,为我国在世界航天领域争得一席之地。