航天科普：“风云”系列气象卫星

风云气象卫星是我国于1977年开始研制的气象卫星，我国分别于1988年、1990年和1999年，先后发射了3颗第一代极轨气象卫星，即风云1号A、B和C气象卫星。1997年和2000年又先后发射了两颗静止轨道风云2号气象卫星，组成了中国气象卫星业务监测系统，成为继美、俄之后世界上同时拥有两种轨道气象卫星的国家。

“风云”气象卫星系列的发展可以说是我国改革开放发展的一个缩影。通过30年中国人坚持不懈地奋斗和自主创新，气象卫星已成为现代气象业务和国民经济建设中必不可少的科技支撑。

在历届党和国家领导人的重视和关怀下，我国已成功发射了9颗风云系列气象卫星，目前，仍有5颗在轨稳定运行，为气象、海洋、农业、林业、水利、航空、航海和环境保护等领域提供了大量的公益性、专业性和决策性服务，产生了巨大的社会效益和经济效益。如今，风云系列气象卫星已成为我国民用遥感卫星效益发挥最好、应用范围最广的卫星之一。

从试验应用型到业务服务型

“气象卫星的工作，我们是白手起家，没有人去告诉你如何去做，要靠实践凝练，要花代价去换取经验和知识。”风云一号A星地面应用系统总指挥、国家卫星气象中心原主任钮寅生说。

1988年，成功发射我国第一颗极轨气象卫星风云一号A星。

1999年5月10日和2002年5月15日，分别成功发射了风云一号C星和D星。风云一号C星在轨正常业务运行4年9个月，大大超出2年的设计寿命，而D星到2009年仍稳定运行。

2004年10月19日和2006年12月8日，分别成功发射了风云二号C星和D星，首次共同实现了“双星运行、互为备份”。其中，风云二号C星及地面应用系统还荣获2007年度国家科技进步一等奖。

2008年5月27日，我国新一代极轨气象卫星风云三号A星被成功送入预定轨道。

2008年12月23日8时54分，中国在西昌卫星发射中心用长征三号甲运载火箭，成功将“风云二号”06星送入预定轨道。

从第一代气象卫星到第二代

经过30年的发展，我国气象卫星已实现了业务化、系列化，并率先实现了我国应用卫星从试验应用型向业务服务型转变的目标。然而，面对成绩，我国的航天人和气象人的目光并没有仅仅停留于此。

随着我国经济社会的快速发展，风云一号气象卫星上装载的5个通道的1个仪器已早已无法满足气象现代化的需求。防灾减灾、气候变化、环境生态保护等一个个问题亟待气象卫星人为其破解之路提供科技支撑。

就在风云一号气象卫星的发展逐步走向正轨时，发展我国第二代极轨气象卫星的议案又摆在大家面前。“上世纪90年代，正是气象卫星发展最艰难的时候。但尽管如此，大家还是满怀希望，很多人都是在研制风云一号气象卫星的同时，又再为发展我国第二代极轨气象卫星谋划着。”杨军说。

经过8年的“艰苦抗战”，我国航天人和气象人并肩完成了美国用40年才走完的路。2008年5月27日，我国新一代极轨气象卫星风云三号A星被成功送入预定轨道。随着卫星一同被送入太空的还有星上装载的11个先进的遥感仪器及99个光谱探测通道，其中有5个通道的分辨率达到250米。而在30年前的风云一号A星上，仅有1个仪器及5个通道。

除了量上的突破，风云三号A星更注重在质上的突破。它实现了我国气象卫星从单一遥感成像到地球环境综合探测、从光学遥感到微波遥感、从公里级分辨率到百米级分辨率、从国内接收到极地接收的四大技术突破。

在我国极轨气象卫星进入崭新的历史阶段时，静止气象卫星的更新换代工作也在有条不紊地进行中。目前，我国第二代静止气象卫星风云四号已进入立项阶段，将于2013年前后发射首颗卫星。

“气象卫星事业是几代人奋斗的结果，这条路走得很难、很艰苦，但是很有成效。我们相信，只要团结起来，不断改进，未来中国的气象卫星一定会更好。”中国工程院院士、风云二号地面应用系统总师许健民说。

从蹒跚学路到天地一体化的楷模

作为卫星工程的五大系统之一，地面应用系统是充分发挥卫星应用效益的坚实保障。“为了充分发挥卫星的效应，要求是地面应用系统的发展要略超前于卫星的发展。”钮寅生说。伴随着卫星的发展，我国气象卫星地面应该系统的建设也在不断推进中：地面接收站从无到有，从3个到5个，从国内走向国外；地面应用系统从无到有，从一个系统运行到多个系统并行。

“风云卫星地面应用系统的技术含量和工作量，不亚于甚至超过卫星本身，它不仅是国内最好的系统，而且在世界上也是先进的” 中科院院士匡定波说。

回首卫星气象人走过的30年，许健民感触最深的不是那些令人耀眼的成就，而是当初难以想像的各种困难。他连连用“其中的不确定性太大了，现在回过头来看，都觉得后怕”来形容他现在的心情。他说：“科研人员承受了来自各方面的埋怨和压力，我们只能一点一点从基础做起，一步一步地去解决问题。”

如今，风云卫星地面应用系统成功解决了海量、高速气象卫星数据的实时采集和异地间实时远程传送问题，突破了卫星资料接收处理、预处理、产品处理、存档、分发、应用等关键技术，克服了国内双星和国外多星业务化接收处理给应用系统带来的技术复杂性和兼容性的难题，实现了系统的稳定可靠运行，年运行成功率保持在99.5%。

特别是风云二号地面应用系统中的高精度图像定位技术破解了我国航天事业“要命”问题，受到了美国航空航天局（NASA）局长麦克·格瑞芬博士的称赞，被国际同行专家公认为达到了国际先进水平。

风云系列气象卫星星地一体化的共同发展模式也被我国航天界誉为“天地一体化的楷模，地面应用系统的典范”。

从无从应对到成竹在胸

“浣熊”、“凤凰”、“森拉克”、“黑格比”、“蔷薇”……2008年登陆我国的台风个数较常年同期偏多，台风登陆强度强。但由于预报准确，防御措施到位，台风造成的人员伤亡和经济损失较2000年以来同期偏轻。而在其中，气象卫星时刻密切监测，追踪台风动向，为预报人员及时提供最新卫星云图，可谓功不可没。

然而，思绪回到了建国初期，台风肆虐、干旱横行、强寒潮突至，自然灾害给新中国的发展设置了一道道障碍。特别是1968年，台风频袭我国东部沿海，损失惨重。“当时，由于气象部门在台风的监测手段上还很缺乏，特别是对于台风的移动路径和强度无法作出准确的判断。”许多老同志回忆道。

肩负重任的风云气象卫星没有让人们失望。自2005年1月以来，风云系列气象卫星对太平洋生成的92个影响或登陆我国大陆的33个台风全部进行了全程监测。

近年来，气象卫星在防灾减灾、应对气候变化、奥运气象服务保障和空间环境监测预报等方面都得到广泛应用，取得了显著成绩。

在2003年的淮河特大洪涝灾害、2006年的大兴安岭特大森林大火、2006年的北京特强沙尘暴、2008年年初的低温雨雪冰冻天气、每年初冬袭击我国大部地区的大雾等灾害性天气的气象服务中，都可以找到风云卫星的资料和产品；在我国夏季风、干旱、积雪监测，全球臭氧及海冰变化趋势分析中，气象卫星资料都得到了广泛应用。

在2008年北京奥运会及残奥会气象服务中，风云系列卫星更发挥了重要作用。气象卫星在密切监视台风、暴雨等强对流天气的同时，积极为北京市热环境、大气气溶胶、臭氧监测提供科学数据，为青岛奥帆赛海域浒苔治理工作提供每日浒苔分布图。

气象卫星资料和产品除了服务与现代气象业务外，还积极服务军队、水文、海洋、农业、林业、民航、交通、电力等部门。据统计，目前，接收与利用风云二号气象卫星资料及产品的用户已超过2500家。

从依靠国外资料到为国外同行提供资料

随着中国静止和极轨气象卫星的相继成功发射和投入业务运行，风云一号C、D星，风云二号C、D星，风云三号A星都被世界气象组织纳入全球业务应用气象卫星序列之中。中国气象卫星在国际上的影响越来越大，发挥的作用日益显著，大量国际用户直接接收或利用中国的风云气象卫星资料。

“特别是在风云三号A星成功发射之后，我们仿佛成了‘香饽饽’，很多发达国家的气象部门都主动与我们联系，希望共享风云三号A星资料。”杨军自豪地说。

短短的30年光阴，在党中央、国务院领导的关怀和关注下，我国已成为同时拥有极轨和静止轨道气象卫星的极少数国家之一，并且在地球观测组织（GEO）中发挥了重要作用。

1993年5月，中国气象局向朝鲜提供了一套极轨气象卫星资料接收处理系统，这是我国向国外出口的第一套气象卫星资料接收处理系统。为了加强卫星数据共享工作，我国成功开发了FENGYUNCast接收系统，并于2006年和2007年分别向亚太地区17个国家赠送了该接收设备，使得风云卫星数据在世界范围内得到了更广泛的应用。与此同时，澳大利亚、日本、新加坡、马来西亚、菲律宾、韩国、朝鲜、伊朗、阿曼、新西兰等国家以及我国香港和澳门特别行政区也都在不同程度地接收和利用风云二号卫星数据。

五十周年

2020年是风云气象卫星事业50周年。中共中央政治局常委、时任国务院总理李克强作出重要批示。批示指出：风云气象卫星是我国重要的空间基础设施，是气象现代化的重要标志。50年来，一代代气象人和航天人携手共进，勇于创新、接续奋斗，推动我国民用遥感卫星发展取得举世瞩目的成就。在此，谨向广大气象和航天工作者致以诚挚问候！要坚持以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导，认真贯彻党中央、国务院决策部署，始终践行服务国家、服务人民宗旨，聚焦国家重大战略和经济社会发展新需求，不断开拓创新、勇攀科技高峰，实施好气象卫星规划，深化成果运用，加强国际合作，加快建设气象强国，进一步提升防灾减灾救灾能力，为保护生命安全、服务生产发展、促进生活富裕、建设生态文明提供有力支撑，为推动高质量发展作出更大贡献！

风云气象卫星事业50周年座谈会10月10日在京召开，中共中央政治局委员、时任国务院副总理胡春华出席会议并讲话。他强调，要深入贯彻习近平总书记重要指示精神，落实李克强总理批示要求，大力推进风云气象卫星事业高质量发展，加快建设气象强国，为全面建设社会主义现代化国家提供更加有力的气象服务保障。

2021年6月3日，我国风云四号B星成功发射；7月5日，风云三号E星在酒泉卫星发射中心成功发射。

2021年12月13日，中国气象局国家卫星气象中心公布了一组数据——自2019年1月业务运行以来，被誉为“一带一路星”的风云二号H星，每日接收28幅全圆盘云图、20幅北半球云图，现已接收5.5万幅云图，被广泛应用于“一带一路”沿线国家和地区天气监测预报、灾害预警、农业生产及科学研究等领域。

2021年12月14日从中国气象局获悉：截至目前，我国风云气象卫星家族全球用户“朋友圈”已增至121个国家和地区，其中有85个“一带一路”沿线国家和地区，全球92个国家和地区的1400多名学员接受了相关技术培训。风云气象卫星家族实时向国内外用户免费开放数据，为这些国家和地区乃至全球气象预报、自然灾害应对和生态环境治理，发挥了重要作用。

2022年1月，从国家卫星气象中心了解到，风云三号D星（FY-3D）、风云四号A星（FY-4A）和风云二号H星（FY-2H）正式成为空间与重大灾害国际宪章（CHARTER）的值班卫星，并于2022年1月为马达加斯加、莫桑比克和马拉维等国家和地区提供灾害性天气相关数据服务和监测服务产品。

2022年6月1日，风云三号E星、风云四号B星及其地面应用系统转入业务试运行，开始为全球用户提供观测数据和应用服务。

风云1号

风云1号气象卫星是我国第一代准极地太阳同步轨道气象卫星。我国于1988年、1990年和1999年先后发射了3颗第一代极轨气象卫星，即风云1号A、风云1号B和风云1号C气象卫星，风云1号A气象卫星是一颗1.2米高，长、宽各1.4米的立方体，在左右两块太阳电池翼被打开以后，其跨度为8.6米。卫星重852千克，在900千米高的极地轨道上运行。风云1号A星及B星，由于星上姿态控制系统故障，仅分别正常工作了39天和165天。三轴定向稳定，卫星高900公里，倾角99°，周期102.86分钟，每天卫星绕地球为14圈。卫星携带多光谱可见光红外扫描辐射仪，它有五个通道，用于获取昼夜可见光、红外云图，冰雪覆盖、植被、海洋水色、海面温度等。卫星资料发送方式有：甚高分辨率传输 （HRPT），低分辨率图象传送（APT）和延迟图象传输（DPT）。首颗 FY-1A卫星入轨后获取了大量高质量云图资料。由于姿态失控，卫星工作了39天；FY- 1B卫星的姿态控制系统比FY─1A有明显改善，但系统的可靠性有待进一步改进。风云1号C星在总结A、B星经验教训的基础上，做出了较大的改进和提高。工作寿命由一年提高到两年，气象遥感仪的波段数增加了一倍，包括多光谱可见光、红外扫描辐射计。其中7个可见光、近红外波段、3个红外波段。这比美国新一代NOAA-15气象卫星多出4个探测通道，是目前世界气象卫星中观测通道最多的成像观测卫星。星上记录器容量，由A、B星的60分钟增加到300分钟，以便获取全球气象信息。此外，卫星上还采用了多项新技术，如多层折叠式太阳电池阵技术，偏置动量加磁进动、章动控制和平稳御载等姿控技术，星上计算机技术，热控、剩磁设计等，使卫星的可靠性取得了新的突破。1999年8月，风云1号C气象卫星交付中国气象局，从9月1日正式转入业务运行。两年来，它每天两次向全世界各地气象卫星接收站实时发送10通道、星下点分辨率1.1千米高质量数字云图资料。

风云2号

我国于1997年和2000年先后发射了两颗静止轨道风云2号气象卫星。2008年12月23日8时54分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号甲运载火箭，成功将“风云二号”06星送入预定轨道。火箭飞行24分钟后，西安卫星测控中心传来数据表明，卫星已经成功进入地球同步转移轨道。经过一系列控制，卫星将最终定点于东经123．5度赤道上空。

“风云二号”06星是由中国航天科技集团公司所属上海航天技术研究院为主研制，可全天候对地球进行连续气象监视，获取地球空间环境白天可见光云图、昼夜红外云图和水汽分布图；收集和转发气象、海洋、水文等观测数据；监测太阳X射线和空间粒子辐射数据等。卫星重1.39吨，在轨采用自旋稳定方式，用户为中国气象局。

我国于2004年10月19日和2006年12月8日发射的“风云二号”04星、05星，实现了我国气象卫星双星组网运行观测，目前两颗卫星工作状况良好。

这次发射升空的06星，是04星、05业务星的在轨备份星和接替星，它的成功发射，可增强风云气象卫星在轨连续、稳定运行的可靠性，为我国及周边国家天气观测、气象预报和减灾防灾发挥重要作用。同时，对加强我国与国际气象组织的合作，提高我国在气象领域的国际地位具有重要意义。

用于发射的长征三号甲运载火箭，是由中国航天科技集团公司所属中国运载火箭技术研究院为主研制。这次发射是长征系列运载火箭的第115次飞行。

“风云一号”和“风云二号”气象卫星的发射成功，结束了我国气象预报卫星数据长期依赖国外卫星的历史。到2007年底，我国已成功发射了4颗极轨气象卫星和3颗静止轨道气象卫星，成为继美国和苏联/俄罗斯后第三个拥有极轨道和静止轨道两个系列气象卫星的国家。

“风云”气象卫星的业务化应用，为气象、海洋、农业、林业、水利、航空、航海、环保等领域提供了大量的公益性和专业性服务，风云气象卫星已被世界气象卫星组织纳入国际业务应用气象卫星序列，成为全球天基综合观测系统的重要组成部分，为世界各国用户提供服务。

风云3号

“风云三号”是中国新一代极轨气象卫星，世界气象组织已将其纳入新一代世界极轨气象卫星网。该星具有广阔的应用前景，将在监测大范围自然灾害和生态环境，研究全球环境变化、气候变化规律和减灾防灾等方面发挥重要作用。同时，也可为航空、航海等部门提供全球气象信息。

风云三号卫星是极轨卫星，每天会对全球扫描2次，每次扫描宽度为2900公里，具有全球性。由于风云三号上携带着多达11种有效载荷和90多种探测通道，可以不分白天黑夜，对任何气象环境进行探测。风云三号携带有垂直探测仪，可以对地面上空30多公里的范围形成立体的彩色图像，从而大大增强了气象预报的精细化和准确度。

创造多项第一

2000年9月，国家批准风云三号卫星立项。风云三号卫星是我国自主研制并达到国际先进水平的新一代极轨气象卫星，它创造了诸多第一。

星载有效载荷数量第一：它采用新型卫星平台，装载着11台高性能的有效载荷探测仪器，在国内卫星上是首次。

单机活动部件数量第一：它的20台单机有活动部件35个，是国内卫星活动部件最多的。

气象卫星观测功能第一：它的遥感仪器观测谱段从真空紫外线、紫外线、可见光线、红外线一直到微波频段样样齐全，既有光学遥感，又有微波遥感，能实现全天候、全天时、多光谱、三维、定量探测，与欧美新一代气象卫星处于同一发展水平。

报道说，风云三号卫星发射成功后，最长3周后就可完全投入使用，它不仅为北京奥运会提供更加精细化的气象服务，还将使中国的中期数字化气象预报成为可能。

装载11台有效载荷

风云三号卫星质量为2298.5千克，将采用三轴稳定姿态控制方式。它是瞄准国际先进技术水平而设计的卫星，技术含量高、系统复杂、研制难度大，是国内目前投资最大、功能最强的对地观测卫星。风云三号卫星装载有扫描辐射计、红外分光计、微波温度计、微波湿度计、中分辨率光谱成像仪、微波成像仪、紫外臭氧总量探测仪、紫外臭氧垂直探测仪、地球辐射探测仪、太阳辐射监测仪和空间环境监测仪等11台有效载荷。

风云4号

发射

2016年12月11日，搭载风云四号卫星的运载火箭在西昌卫星发射中心点火升空。当日零时11分，中国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功发射风云四号卫星。风云四号卫星工程由国防科工局负责工程组织实施，中国航天科技集团公司上海航天技术研究院、中国运载火箭技术研究院分别负责风云四号卫星、长征三号乙火箭研制。风云四号卫星是中国静止轨道气象卫星从第一代（风云二号）向第二代跨越的首发星，也是中国首颗地球同步轨道三轴稳定定量遥感卫星。该卫星首次使用了全新研制的SAST5000卫星平台，设计寿命7年，成功突破了代表国际前沿的高精度图像定位与配准、微振动测量与抑制等多项核心关键技术，装载四种先进有效载荷，整体性能达到国际先进水平。

风云四号的前期论证从上世纪90年代开始，是我国第二代静止气象卫星，主要发展目标是：卫星姿态稳定方式为三轴稳定，提高观测的时间分辨率和区域机动探测能力；提高扫描成像仪性能，以加强中小尺度天气系统的监测能力；发展大气垂直探测和微波探测，解决高轨三维遥感；发展极紫外和X射线太阳观测，加强空间天气监测预警。风云四号卫星计划发展光学和微波两种类型的卫星。

据悉，经过多次论证，多通道可见光红外扫描成像仪和红外高光谱探测仪（干涉式大气垂直探测仪）以及星地相关技术的科技攻关，已取得了较大进展。

我国幅员辽阔，国土东西跨度超过60度，随着我国资源和安全对信息区域扩大的需求，光学星按照东、西双星进行空间轨道布局（双星运行），西部星观测区域覆盖我国西部、印度洋、红海和中东地区并西接欧洲，东部星观测区域覆盖我国中东部、扩大到广大太平洋地区。微波探测卫星单星运行，定点在在能覆盖我国国土为主的最佳空间轨道位置。光学卫星将在“十一五”期间完成型号立项，并进入研制，在“十二五”发射试验卫星，完成对试验卫星的评估和明确业务卫星技术状态，“十三五”发射风云四号业务卫星并接替风云二号业务的任务。

“风云四号”是第二代静止气象卫星，由上海航天局的“风云二号”总设计师李卿领衔设计，充分考虑海洋、农业、林业、水利以及环境、空间科学等领域的需求，以实现综合利用。据透露，“风云四号”卫星主要探测仪器为10通道二维扫描成像仪、干涉型大气垂直探测器、闪电成像仪、CCD相机和地球辐射收支仪，地球圆盘图成像时间为15分钟。

我国一贯高度重视和支持气象卫星，目前已经制定了《“十一五”和2020年前我国气象卫星发展规划》。根据这个规划，目前，我们正在研制和发展下一代的静止气象卫星风云四号。风云四号静止气象卫星的研制，完全瞄准国际先进水平，和欧美同步，从时间上来讲，如果我们抓得紧的话，甚至有可能先搞出来。此外，我们还在进行一些专门的气象探测卫星的预先研究。我预期，在不远的将来，我国的气象卫星技术和水平将实现更大的突破和跨越。