身懷獨門絕技的“降水星”

黃增強

2023年4月16日，我國首顆低傾角軌道降水測量衛星——風云三號G星發射成功，這顆衛星被稱為“降水星”。

“降水星”，顧名思義就是探測降水的衛星。風云三號G星之所以被稱為“降水星”，是因為它能通過雙頻主動降水測量雷達、微波降水遙感和紅外降水估計，對全球范圍內的降水形勢進行實時監測，高精度的、全時段的、全天候的監測和測量有效提高了氣象預報的準確性與可靠性，為預防洪澇、干旱、冰雹、臺風等氣象災害提供了有力支撐。

“降水星”身懷哪些獨門絕技呢？

一是對降水進行“CT（計算機層析成像）”掃描，讓毛毛雨無處遁形。風云三號G星搭載了我國首套“空中雨量計”——星載Ku、Ka雙頻降水測量雷達，將雷達觀測分辨率和衛星觀測范圍廣的優勢結合起來，可通過向大氣發射無線電磁波信號，實現垂直方向降水的探測。同時，該衛星還能利用雷達跨軌方向的掃描能力，實現對水平方向的降水觀測，從而具備自上而下獲取三維結構信息的能力，如同對大氣降水進行“CT”掃描。此外，星載Ku、Ka雙頻降水測量雷達同步工作，可利用不同高度層降水粒子對雷達輻射微波信號反射率不同的特性，區分雨和雪，并對降水進行精確估計。相比國外同類儀器，其在相同靈敏度下的距離分辨率有了明顯提高。

二是全天時、全天候對臺風暴雨“精準把脈”。風云三號G星搭載了一臺全新升級換代的設備——微波成像儀，首次實現9頻點26通道一體化探測，能夠接收地球大氣10千兆赫～183千兆赫微波輻射能量，并進行全天時、全天候、多極化協同探測。

三是可俯仰，可掉頭，跳出“太空芭蕾”。風云三號G星運行在低軌低傾角的非太陽同步軌道。由于太陽光照條件不斷變化，太陽會定期出現在軌道面的兩側，有時照射在衛星的左側面，有時照射衛星的右側面。為適應低軌低傾角軌道復雜的光照條件和多變的外熱流，確保衛星始終以同一側面向太陽，從而保證穩定的工作環境，設計者在姿軌控系統中設計了自主偏航姿態機動模式，即當太陽光從軌道面的一側運動到另一側時，衛星將自動轉身180°，實現從正飛到倒飛再到正飛的靈活機動掉頭。

四是風云三號G星搭載了中分辨率光譜成像儀、全球導航衛星掩星探測儀、高精度定標器等獨特裝備。這些裝備可以有效監測海上臺風內部云和雨的發展過程，為暴雨、暴雪等災害性降水提供高精度觀測資料，進一步提高全球數值天氣預報效能。

風云三號G星是國際上第三顆主動降水測量衛星，是我國第二代低軌氣象衛星系列風云三號的第7顆衛星。它是首次采用雙頻主動降水測量雷達與被動微波、光學遙感相結合的綜合探測，實現了降水測量從“被動看”到“主動探”的跨越，進一步提高了我國氣象綜合觀測能力。

2023年8月3日，我國又成功發射了風云三號F星，后續風云三號H星、I星、J星也在緊鑼密鼓布置中，預計到2026年前后，風云三號將形成由2顆降水星（風三G星和I星）和5顆極軌氣象衛星（風三D星、E星、F星、H星、J星）組成的星座體系。屆時，風云三號氣象衛星將形成星座體系下主被動微波聯合探測降水業務能力，促進我國降水探測能力及預報準確率的提升，為全球應對氣候變化提供支撐。