今年是風(fēng)云氣象衛(wèi)星正式命名40周年。40年來,我國自主研發(fā)的風(fēng)云氣象衛(wèi)星“叱咤風(fēng)云”,成為太空中一張靚麗的“中國名片”。28日在滬舉行的“叱咤風(fēng)云——中國風(fēng)云氣象衛(wèi)星四十載的壯麗征程”專題展覽上,集中展示了風(fēng)云氣象衛(wèi)星40年成長歷程,其中不乏許多艱辛曲折故事、甚至血的教訓(xùn)。

“風(fēng)云一號”A星僅存活39天

1977年,國防科工委在上海召開氣象衛(wèi)星大總體方案論證會,會議正式上報我國第一顆太陽同步軌道氣象衛(wèi)星命名為“風(fēng)云一號”,從此開啟了我國風(fēng)云氣象衛(wèi)星的新紀(jì)元。

到目前為止,我國已成功發(fā)射16顆氣象衛(wèi)星,現(xiàn)有9顆在軌穩(wěn)定運行,形成了包含風(fēng)云一號、風(fēng)云二號、風(fēng)云三號和風(fēng)云四號衛(wèi)星在內(nèi)的風(fēng)云衛(wèi)星家族,是世界上第三個同時擁有地球靜止軌道氣象衛(wèi)星和太陽同步軌道氣象衛(wèi)星的國家。

“風(fēng)云一號”A星是我國研制的第一代太陽同步軌道氣象衛(wèi)星。萬事開頭難,這顆星在發(fā)射之際就很不順利。1988年9月4日,在太原衛(wèi)星發(fā)射中心,衛(wèi)星發(fā)射進(jìn)入倒計時,發(fā)射塔上,運載火箭燃料加注完畢。西至喀什、南至海南的測控網(wǎng)站,也已全部打開。指揮員發(fā)出命令:“5小時準(zhǔn)備!”就在這關(guān)鍵時刻,發(fā)射控制中心的控制臺上,突然失去了A星所有的遙測信號。指揮部不得不決定停止發(fā)射。

時任“風(fēng)云一號”總設(shè)計師孟執(zhí)中、“風(fēng)云一號”工程總師任新民等帶領(lǐng)試驗隊員們,開始了緊張的現(xiàn)場救修。他們爬上幾十米高的塔架,站在20多平方米的高空平臺上,對衛(wèi)星內(nèi)部精密而復(fù)雜的零件逐一排查。

當(dāng)時,火箭已經(jīng)加注完畢,裝滿了燃料,每一個排故動作都要極其小心,稍有不慎就會造成災(zāi)難性事故。而排查時間更要分秒必爭,因為時間一長,火箭受燃料重力擠壓外殼涂層,已經(jīng)出現(xiàn)了皸裂,再不發(fā)射后果難料。

頂住極大壓力,試驗團隊終于找到了“風(fēng)云一號”A星的問題所在,并做了一次艱難的“手術(shù)”,衛(wèi)星成功升空。但就升空后第39天,意外又發(fā)生了。在國家衛(wèi)星氣象中心的云圖接收與處理工作室里,大家非常失望看到:衛(wèi)星姿態(tài)發(fā)生了故障,云圖正慢慢地變得偏斜,最后,只留下地球的一條弧線。衛(wèi)星失控了!

當(dāng)時,國家氣象局鄒競蒙局長曾急切地問:“還有什么辦法嗎?”孟執(zhí)中無言以對,眼神里流露出深深的痛苦。“風(fēng)云一號”A星在太空僅39天就結(jié)束了“生命”。這一失敗好似利刃,深深地刺痛著每一位航天人的心。

總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn),1990年9月3日,“風(fēng)云一號”B衛(wèi)星再次成功發(fā)射。但還是由于經(jīng)驗不足,衛(wèi)星的計算機電路芯片受空間高能粒子轟擊,產(chǎn)生單粒子翻轉(zhuǎn)問題,引起計算機工作失常,姿控系統(tǒng)故障。

怎么辦?決不放棄!我國航天人員開展了一場長達(dá)75天的衛(wèi)星地面營救行動,這在世界航天史上都很罕見。航天人員通過加強地面測控管理,每天六輪監(jiān)視衛(wèi)星在軌工作,一次又一次挽救了“風(fēng)云一號”B星的生命。

雖然,這顆衛(wèi)星最終正常運行了285天,沒能達(dá)到設(shè)計壽命要求。但由此而積累的衛(wèi)星搶救技術(shù),曾獲得航空航天工業(yè)部一等獎、國家重大科技成果二等獎。后匯編成冊,為我國后續(xù)衛(wèi)星可靠性設(shè)計和排故提供了寶貴的借鑒和參考。

“風(fēng)云二號”01星發(fā)生了爆炸

“風(fēng)云二號”氣象衛(wèi)星是我國自主研制的第一代地球靜止軌道氣象衛(wèi)星,使我國成為第三個同時擁有太陽同步軌道和地球靜止軌道氣象衛(wèi)星的國家。截至目前,共發(fā)射7顆,有4顆衛(wèi)星在軌運行,實現(xiàn)了“多星在軌,統(tǒng)籌運行,互為備份,適時加密”運行模式,為我國和世界的氣候監(jiān)測及天氣預(yù)報提供了實時動態(tài)的氣象觀測資料。

成績的背后,我國航天人曾有血的教訓(xùn),甚至付出了生命的代價。1994年4月,“風(fēng)云二號”01星來到了西昌衛(wèi)星發(fā)射中心。發(fā)射隊為了全過程控制衛(wèi)星的污染問題,在廠房內(nèi)專門搭建了一個10000級潔凈度、控制環(huán)境溫濕度的凈化間。衛(wèi)星順利地加注了燃料,裝上了固體遠(yuǎn)地點發(fā)動機,準(zhǔn)備轉(zhuǎn)場前的最后一次全面測試。

4月2日上午,模擬射前8小時準(zhǔn)備的測試開始,一切都很順利。10點50分左右,時任衛(wèi)星副總設(shè)計師李卿特地到無線測試間,發(fā)出模擬2小時準(zhǔn)備的口令。他站在頻譜儀前,看了一下凈化間中處于整裝待轉(zhuǎn)場的衛(wèi)星,低著頭全神貫注監(jiān)視轉(zhuǎn)發(fā)器的下行頻譜。

突然,一聲驚天動地的響聲,從廠房大廳透過碩大的測試間玻璃觀測窗傳來。李卿抬頭一看,簡直被眼前的景象驚呆了:一人多高的黑色濃煙,夾著血紅的火光,像潮水般向他涌來;迎面而來的巨大沖擊波,瞬間就震碎了觀測窗玻璃,將他摔倒在地;廠房的供電中斷了,黑暗的測試間內(nèi),彌漫著嗆人的煙味?？恐由谋灸芊磻?yīng),他艱難地退向身后一扇鎖著的門,猛地?fù)羲榱碎T上玻璃,才逃離危險。

這次意外的重大事故,使得30多位發(fā)射隊員受傷住院治療,同時奪走了在凈化間的總裝工人陳德全的寶貴生命。4個月后,這次事故的原因終于查明:衛(wèi)星上加注了60千克的無水肼燃料,星上遠(yuǎn)地點發(fā)動機內(nèi)也裝有653千克固體燃料,衛(wèi)星本身就是一個大火工品。

但是,當(dāng)時由于缺乏經(jīng)驗,現(xiàn)場人員對肼燃料的性能和危險性并不清楚,對防靜電和環(huán)境溫濕度有什么要求等也不清楚。血的教訓(xùn),為我國航天事業(yè)積累了一筆極為可貴的財富。

“風(fēng)云三號”微波成像儀“進(jìn)口轉(zhuǎn)國產(chǎn)”

“風(fēng)云三號”是我國新一代極軌氣象衛(wèi)星,跟蹤世界先進(jìn)水平,堪稱“創(chuàng)新之星”。其中,微波成像儀是一個重要載荷,主要用于遙感觀測全球降水、云的液水含量、地表植被、土壤濕度、海冰與積雪覆蓋等。在對地和大氣觀測,實現(xiàn)中長期數(shù)值天氣預(yù)報等方面有重要用途,是中國氣象局需求最迫切、關(guān)注度最高的衛(wèi)星遙感設(shè)備之一。

當(dāng)時,微波成像儀只有歐美可以生產(chǎn),系統(tǒng)之復(fù)雜、技術(shù)難度之高,在世界航天界首屈一指,我國原計劃從國外進(jìn)口該設(shè)備。但歐空局開價6000多萬歐元,極其昂貴;俄羅斯愿意低價提供樣機方案,但經(jīng)三年多的合作,仍無法實現(xiàn)工程研制。最后,我國決定自力更生,在上海組建一個研究室,專門攻克微波成像儀。但此時,已經(jīng)比整星研制落后了一年半。

難度之大、時間之緊,非同小可。據(jù)中國航天科技集團八院參與設(shè)計的何勇禮回憶,當(dāng)初組建的20多人研究室,在巨大的壓力下最后只剩下了6人。實在“熬不下去”的時候,連帶頭人呂利清都悄悄打好了辭職報告。但最終,他帶領(lǐng)核心團隊成員咬牙堅持了下來。這一堅持,就是8年。

按照方案,微波成像儀包括探測頭部、中央處理器、掃描驅(qū)動機構(gòu)及控制器等多個功能模塊,整機重量有150公斤左右。但經(jīng)過多次協(xié)調(diào),總體的重量指標(biāo)最多只有100公斤。有一天,萬般無奈的呂利清沖到了工程總師孫敬良的面前,大聲說道:“我要打官司!”

孫敬良看著這個情緒激動的青年人,一面和藹地讓他坐下,一面拿過資料,認(rèn)真地看了起來。孫敬良用衛(wèi)星工程系統(tǒng)間為數(shù)不多的余量,全力支持國產(chǎn)微波成像儀的研制工作。沒過多久,微波成像儀的重量指標(biāo)放寬到了150公斤,國產(chǎn)化的研制工作迅速地走上了正軌。

經(jīng)過日夜鏖戰(zhàn),2004年,我國第一臺微波成像儀模樣機終于問世,性能指標(biāo)滿足“風(fēng)云三號”氣象衛(wèi)星的全部要求,并且一舉突破了所有的關(guān)鍵技術(shù),為后面初樣和正樣的研制工作掃清了技術(shù)障礙。

目前,微波成像儀已經(jīng)成功地應(yīng)用于4顆“風(fēng)云三號”氣象衛(wèi)星,應(yīng)用成果顯著。2013年1月初,我國極地科考船“雪龍?zhí)?rdquo;被困南極,就是利用“風(fēng)云三號”微波成像儀探測的數(shù)據(jù),分析出被困原因,并給出該海域海冰覆蓋變化的總體趨勢。2017年2月21日,全國各地大幅降溫,京、豫、魯?shù)鹊仄战荡笱?中國氣象局運用“風(fēng)云三號”衛(wèi)星微波成像儀探測的數(shù)據(jù),很快就制作出積雪深度圖。

今年11月15日,我國成功發(fā)射的“風(fēng)云三號”D星上的微波成像儀,具有10個遙感通道,探測頻率覆蓋、探測靈敏度、定標(biāo)精度等性能,已與美國DMSP遙感衛(wèi)星載荷相當(dāng),達(dá)國際先進(jìn)水平。

尤為可喜的是,中國航天科技集團八院的“70后”“80后”設(shè)計師,已成為微波成像儀的研制主力軍。我國航天事業(yè),正是在一代代航天人艱難曲折的探索中,前赴后繼、薪火相傳,不斷創(chuàng)造新的輝煌!

未來十年,我國還將發(fā)射10多顆風(fēng)云氣象衛(wèi)星。包括風(fēng)云二號衛(wèi)星1顆,風(fēng)云三號衛(wèi)星4顆,風(fēng)云四號衛(wèi)星2顆,降水測量雷達(dá)衛(wèi)星2顆,晨昏軌道衛(wèi)星、靜止軌道微波探測衛(wèi)星、高精度溫室氣體綜合探測衛(wèi)星、大氣環(huán)境監(jiān)測衛(wèi)星各1顆。

預(yù)計到2030年左右,我國第三代極軌和靜止氣象衛(wèi)星將形成全球觀測系統(tǒng),對地球氣候系統(tǒng)進(jìn)行全天候、全天時、三維、定量探測,滿足我國氣象、水文、農(nóng)業(yè)、防災(zāi)減災(zāi)、氣候變化、保障國家安全等需求,將有力提升我國國際影響力。(記者張建松)

標(biāo)簽： 氣象衛(wèi)星 背后 風(fēng)云