风云三号A星空间中心有效载荷成功在轨运行五周年

2013年6月25日，国家空间科学中心（简称空间中心）在北京组织召开了风云三号A星（以下简称FY-3A）空间中心有效载荷在轨工作五周年运行情况暨成果汇报会。科工局，国家卫星气象中心，中科院重大任务局，八院、509所以及总参气象水文局等有关专家和领导参加了会议。汇报会由中心科技处处长王树志主持，中心副主任孟新出席了会议。

FY-3A是我国第二代极轨气象卫星的首发星，携带了包括光学、红外、微波遥感器以及空间环境监测器等在内的十一个先进有效载荷。空间中心在FY-3A中承担了微波湿度计（MWHS）、紫外臭氧总量探测仪（TOU）、空间环境监测器（SEM）三个有效载荷的研制任务。FY-3A于2008年5月27日在太原卫星发射中心发射，空间中心三个有效载荷已经伴随卫星成功在轨运行五周年，超额完成了三年设计、两年在轨考核的工作寿命要求。

会上，空间中心汇报了三个有效载荷的研制过程、在轨运行情况以及取得的成果；作为用户单位，国家卫星气象中心介绍了三个有效载荷在轨运行的稳定性及应用情况。

微波湿度计包含150GHz、183GHz两个探测频率、五个探测通道，可以全天时、全天候地探测全球大气湿度的垂直分布、水汽含量和降雨量等空间气象资料，在大气探测中具有重要作用，其中150GHz在国际上首次采用双极化设计方案。微波湿度计在轨运行期间，提供全球、全天候大气湿度廓线，水汽含量和降雨量等空间气象资料，获取全球与台风暴雨等强对流天气现象密切相关的云雨大气参数，为数值天气预报业务和灾害性天气预警预报提供支撑。特别是在2008年，在“海鸥”、“凤凰”和“森拉克”等台风侵袭的过程中发挥了重大监测作用，为研究和预测及提高数值预报天气的准确性，保障人民生命安全、减少经济财产损失提供了有力依据。

微波湿度计实现了我国高毫米波辐射计频率的爬升，填补了我国高频率星载微波辐射计大气探测的空白；在国内首次开展了微波辐射计的真空定标试验，实现了数字化定量遥感，其设备性能指标与美国NOAA气象卫星的大气湿度探测单元（AMSU-B）相当，提升了FY-3A的整体观测能力和水平，是FY-3A的一个亮点；其探测数据被欧洲中期数值天气预报中心采用，在世界气象组织（WMO）中产生了积极影响。

　　　　　　 　　　　　　　　 　　  图一：微波湿度计

　　　　　　　　　　　　　　图二：微波湿度计——全球亮温图像

紫外臭氧总量探测仪是我国首台星载紫外大气成分定量探测仪器，主要任务是对大气臭氧总量的全球分布进行动态监测，每天给出一幅全球臭氧分布图，另外，还可以对沙尘暴、雾霾等重要天气过程以及火山活动期间二氧化硫的变化情况进行动态监测，为环境监测、气候预测和全球环境变化研究提供重要参数。

FY-3A紫外臭氧总量探测仪至今在轨已超过5年，目前仪器工作状态良好，性能稳定。根据在轨测试和业务运行情况分析，仪器的波长漂移和漫反射板衰变性能均优于国外同类仪器，反演的臭氧总量产品精度与目前国际上在轨运行的大气臭氧探测载荷相当，达到了国际先进水平。

FY-3A紫外臭氧总量探测仪是我国开展星载痕量气体遥感的里程碑，在轨运行以来，国家卫星气象中心等单位使用紫外臭氧总量探测仪观测资料和臭氧总量产品，在环境监测、大气化学模式研究、南极臭氧洞监测以及雾霾、沙尘暴、火山二氧化硫监测等多方面取得了很好的应用效果。它创造了多个中国第一：2008年7月，首次绘制出我国第一幅全球臭氧总量分布图；2008年10月，首次绘制出我国第一幅南极臭氧洞图像；2008年8月～2009年1月，首次成功监测到南极臭氧洞变化全过程；2011年3月，在世界上首先监测到发生在北极的臭氧异常低值，并监测了其变化过程；2013年春季，在我国大范围雾霾天气过程中，第一次发布了我国定量污染监测结果，并在随后的雾霾天气监测和预报中发挥了不可替代的作用。　

　　　　　　　　　　　　　  图三：紫外臭氧总量探测仪

　　　　　　　　　　 图四：FY-3/TOU 对南极臭氧洞连续五年的监测（2008-2012）

FY-3A空间环境监测器的主要任务是监测空间环境、提供空间天气监测信息并为航天器安全保障服务，主要包括高能离子探测器、高能电子探测器、辐射剂量仪、表面电位探测器、单粒子事件探测器等，分别用于监测卫星轨道空间的高能质子、电子、重离子，实测粒子引起的辐射剂量效应、表面电位效应，并检验国产CPU在轨抗辐照的能力；是国内首次在该轨道实现了空间电子、质子和重离子、辐射剂量、卫星表面电位、单粒子事件等空间环境及其效应大规模综合探测，并首次实现高能质子能谱、重离子成分和高能电子能谱综合探测，与国际同类仪器相比，在能谱重叠范围内，一致性较好，但能段划分更精细、能量范围更宽。

FY-3A空间环境监测器在轨期间，为空间天气业务提供数据保障，对高能电子暴和太阳质子事件等空间天气灾害进行监测，并配合其它高度卫星探测结果揭示了南大西洋异常区三维漏斗结构等一系列空间环境规律和特征，为我国第一代辐射环境标准数据库和第一代辐射模型提供了数据支撑。在神舟七号、天宫一号、神舟八号和神舟九号和神舟十号飞行器的发射和交会对接空间天气保障中，均使用了FY-3A监测数据和产品，发挥了重要作用。

　　　　　　　　　　　　　 图五：空间环境监测器

　　　　　　　　　 图六：空间环境平静期高能质子全球分布

　　　　　　　　　　  图七：空间环境平静期高能电子全球分布

与会专家听取了空间中心和用户的汇报，进行了热烈讨论，对三个有效载荷取得的成果给予充分肯定，对空间中心科研人员付出的辛勤劳动表示感谢。专家们表示，空间中心在参加航天型号任务研制过程中，注重理论与机理研究，并与工程技术相结合，在有效载荷系统设计、实现与应用研究中具有独特优势。希望空间中心百尺竿头更进一步，在FY-3A以及其他型号任务中再接再厉，对我国卫星气象事业以及航天事业做出更大贡献。

孟新对各位专家、领导在百忙之中拔冗参加空间中心FY-3A有效载荷在轨运行总结汇报会表示感谢。他表示，空间中心在参加航天型号任务研制过程中，与航科八院、五院，以及中国气象局等用户单位建立了良好的合作关系，取得了一定的成绩，也存在需要进一步改善的地方。在今后的工作中，将一如既往地支持民用航天事业，在产品研制过程中严格把关，交付合格产品，为中国气象和中国航天事业再立新功！

　　 图八：风云三号A星（FY-3A）空间中心有效载荷在轨工作五周年运行情况暨成果汇报会合影

（供稿：空间环境探测研究室、微波遥感技术院重点实验室）