“風云”激蕩四十載
——中國風云系列氣象衛(wèi)星工程研制紀實

文 / 趙聰

“風云”激蕩四十載
——中國風云系列氣象衛(wèi)星工程研制紀實

文 / 趙聰

▲ 風云三號C星首發(fā)業(yè)務星云圖

風云元年

“要趕快改變落后面貌，搞我們自己的氣象衛(wèi)星。”周恩來這番話，揭開了中國氣象衛(wèi)星的序幕。這一年是1969年，距離世界上第一顆氣象衛(wèi)星成功發(fā)射9年，距離毛澤東主席豪邁地提出“我們也要搞人造衛(wèi)星”11年，距離世界上第一顆人造地球衛(wèi)星上天12年。

三年后，中共中央、國務院、中央軍委正式下達研制氣象衛(wèi)星的任務，并將這一重任交給了當時剛剛組建的上海航天基地。乘此東風，上海氣象衛(wèi)星研制隊伍著手組建。1974年，已經(jīng)成立的上海衛(wèi)星總體部，即上海汽輪機廠701車間（八院509所前身），正式組建技術(shù)隊伍，對我國第一顆極軌氣象衛(wèi)星展開預先研究。與之同步，中科院技術(shù)物理所等單位開始進行衛(wèi)星有效載荷、可見光紅外云圖探測器等關鍵技術(shù)和儀器的技術(shù)攻關。經(jīng)過2年多的努力，初步形成了衛(wèi)星總體方案。

1977年是中國氣象衛(wèi)星界不可忘卻的一年。這一年著名的“7711會議”召開，中國氣象界由此正式踏入“風云”紀元。1977年11月，國防科委根據(jù)黨中央相關文件精神，在上海召開氣象衛(wèi)星大總體方案論證會，會議統(tǒng)一了對氣象衛(wèi)星研制工作的認識和指導思想，并確定了我國第一顆太陽同步軌道氣象衛(wèi)星命名為“風云一號”。

時隔多年，孟執(zhí)中院士依然記得在那場大會上，當時的中國氣象局副局長的那份激情洋溢的氣象衛(wèi)星需求報告。報告對氣象衛(wèi)星的技術(shù)指標進行了可行性論證，甚至明確了衛(wèi)星、火箭、發(fā)射場等后續(xù)任務的分工和進度。彼時，孟執(zhí)中沒有想到，自己會成為風云一號和風云三號氣象衛(wèi)星的總設計師，并伴隨風云衛(wèi)星一路走過四十年。

同樣讓孟執(zhí)中印象深刻的是周恩來總理對氣象衛(wèi)星一以貫之的“熱情”。1973年6月～8月，周恩來兩次在人民大會堂聽取氣象衛(wèi)星研制情況匯報?！翱偫砻嫔浅ｃ俱?，他一面堅持聽匯報，一面服藥……后來才知道，總理當時已患癌癥，病魔纏身?！泵蠄?zhí)中兩次均參與其中，后來，有人在文章中這樣記述孟執(zhí)中的回憶。

直到“7711會議”召開，中國的氣象衛(wèi)星工程研制隊伍才開始系統(tǒng)地建立起來，會上明確了風云一號氣象衛(wèi)星工程的五大系統(tǒng)總體單位，從火箭、衛(wèi)星、發(fā)射場、測控到應用，一幅完整而清晰的氣象衛(wèi)星藍圖被勾勒出來。

長征四號運載火箭與風云衛(wèi)星的不解之緣，亦早早奠定。1986年8月18日，國務院、中央軍委聯(lián)合下發(fā)（1986）100號文，明確風云一號氣象衛(wèi)星用長征四號A型運載火箭發(fā)射，“整整十個月后，合練箭通過了航天部組織的出廠質(zhì)量評審，整裝待發(fā)。9天以后，合練箭踏上了奔赴太原衛(wèi)星發(fā)射中心的征途?！遍L征四號甲運載火箭總設計師孫敬良日后寫道。

▲ 1988年9月，風云一號A星在太原衛(wèi)星發(fā)射中心吊裝

把中國氣象衛(wèi)星送上天的計劃，加足馬力上路了。

風雨之路

1999年5月10日，中國駐南聯(lián)盟大使館被轟炸后的第二天，風云一號C星成功發(fā)射。在那個滿是陰霾的時局下，這顆衛(wèi)星被國人稱為“爭氣星”，銘刻在北京的中華世紀壇上。多數(shù)人不知道，這顆“爭氣星”也是風云之戰(zhàn)的第一個翻身仗。1977年之后的20多年里，中國氣象衛(wèi)星研制之路，坎坷而心酸。

1988年9月4日，我國第一顆風云系列氣象衛(wèi)星——風云一號A星在太原衛(wèi)星發(fā)射中心蓄勢待發(fā)，70多歲的風云一號氣象衛(wèi)星工程總設計師任新民穿梭于箭、星和基地之間，解決著各種技術(shù)難題。三天之后，風云一號A星在長征四號甲火箭的托舉下一飛沖天，這也是該型火箭的首次發(fā)射。

39天之后，意外發(fā)生了。在國家衛(wèi)星氣象中心的工作室里，工作人員發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星姿態(tài)發(fā)生了變化，云圖慢慢偏斜，最后只留下地球的一條弧線，衛(wèi)星失控了。之后，我國第一顆氣象衛(wèi)星慢慢消失在太空。風云一號A星在升空僅僅39天之后，結(jié)束了短暫的“生命”。這一事件在中國氣象衛(wèi)星研制工作者心中留下遺憾，成為難以抹去的“39天之痛”。

緊隨其后的風云一號B星同樣留下了遺憾。1990年9月3日，風云一號B星由長征四號運載火箭成功發(fā)射，及時為第十一屆亞運會提供氣象預報。但10多天過后，衛(wèi)星開始出現(xiàn)異常，在這年年三十晚上，危險到達了頂峰——衛(wèi)星云圖發(fā)生扭曲，并不停地滾動，控制系統(tǒng)出了問題。隨后的75天里，一場世界航天史上罕見的衛(wèi)星地面營救行動開始了。工作人員不間斷地輪流值勤，一次次地挽救了衛(wèi)星，使之恢復正常工作狀態(tài)，即便如此，它的壽命也大打了折扣。

有感于這次曠日持久的營救任務，研制人員將風云一號衛(wèi)星研制過程中出現(xiàn)的問題和解決之策匯編成冊。在后來漫長的航天攻關年月里，這四冊凝結(jié)著心酸的圖書，成為了衛(wèi)星可靠性設計和排故方案的典型教材。

上世紀八九十年代的風云二號衛(wèi)星同樣遭遇了坎坷。1994年，我國第一顆地球靜止軌道氣象衛(wèi)星風云二號01星在發(fā)射前測試的過程中發(fā)生意外。三年后，風云二號A星發(fā)射成功，但在運行了3個月左右后開始出現(xiàn)故障，每天只能間歇性工作6小時～8小時。技術(shù)人員后期評判認為，衛(wèi)星在氣象業(yè)務應用上沒有達到預期效果，最終沒有實現(xiàn)業(yè)務化。

沉悶的陰霾直到千禧年前夕才得以散去。1999年的“爭氣星”讓國人在沮喪中覓得光明，太陽同步軌道衛(wèi)星風云一號打了一場漂亮的翻身仗。雖然緊隨其后的風云二號B星未能實現(xiàn)業(yè)務化，但卻為風云二號系列的后續(xù)衛(wèi)星積累了寶貴經(jīng)驗。

風雨之后，隨之而來的就是光明。2002年，風云一號D星發(fā)射升空，該衛(wèi)星第一次實現(xiàn)了遙感衛(wèi)星的長壽命業(yè)務運行，成為國內(nèi)壽命最長的在軌遙感衛(wèi)星之一。2004年，地球靜止軌道氣象衛(wèi)星風云二號終于傳來喜訊。這年發(fā)射的風云二號C星成功定點，后來該星被評價是當時國內(nèi)應用最為廣泛的業(yè)務應用衛(wèi)星，“達到了美國和日本20世紀90年代氣象衛(wèi)星的水平，圖像質(zhì)量甚至超過了美國”。世界氣象組織亦對C星高度評價，將其列為全球氣象衛(wèi)星觀測網(wǎng)的重要業(yè)務衛(wèi)星之一。

▲ 2002年3月，風云一號D星進行光照試驗

陽光普照

陰霾散去，“風云”駛?cè)肟燔嚨馈?/p>

從2006年到2014年，我國先后發(fā)射四顆風云二號系列衛(wèi)星，顆顆成功。長期穩(wěn)定運行的風云二號衛(wèi)星，挑起了國家重大活動的氣象保障之擔，也開始服務于國民經(jīng)濟，造福萬千百姓。

平穩(wěn)之中，創(chuàng)新之舉不斷涌現(xiàn)。2008年，一顆研制了近八年的“新星”在太原衛(wèi)星發(fā)射中心升空，這是風云三號的首發(fā)星——航天科技集團八院抓總研制的新一代太陽同步軌道氣象衛(wèi)星。它在首代太陽同步軌道氣象衛(wèi)星風云一號局限顯露的時候應運而生。

值得一提的是，執(zhí)行此次發(fā)射任務的是在長征四號乙火箭基礎上改進而來的兄弟型號——長征四號丙。日后多年中，這型新增了三子級二次啟動能力的火箭，與風云三號次次相伴。

現(xiàn)任風云三號衛(wèi)星總師兼總指揮高火山曾將該系列衛(wèi)星的特點概括為“一新二多三高四難”，他說，風云三號是我國新一代極軌氣象衛(wèi)星，其采用了新型衛(wèi)星平臺，裝載多種高性能探測儀器，以實現(xiàn)全球、全天候、多光譜、三維、定量探測等，與美國、歐洲新一代極軌氣象衛(wèi)星基本處于同一水平。

此后五年中，風云三號B星、C星相繼發(fā)射成功，并與A星實現(xiàn)三星組網(wǎng)。猶如添翼的猛虎，組網(wǎng)后風云三號威力大增，觀測數(shù)據(jù)更新時效由12小時縮短為6小時，實現(xiàn)了對大氣的三維探測、全球高分辨率觀測和全天候、全天時工作。這個“猛虎陣營”不受白天和黑夜的限制，也不受各種天氣狀況的影響，不知疲倦地在遙遠太空提供著24小時服務。

創(chuàng)新之路永遠不會一帆風順，風云三號亦不例外。風云三號的主要載荷之一是微波成像儀。這個設備是從進口轉(zhuǎn)國產(chǎn)的，其系統(tǒng)之復雜、技術(shù)難度之高，不僅在中國屬于首創(chuàng)，在世界上也屬罕見。最初，只有歐美國家掌握其核心科技，在天價費用面前，八院813所（電子所前身）決定成立研究室，自主攻克微波成像儀技術(shù)。

攻關過程漫長而艱辛，一路下來，20多人的研究室只剩下6個人。據(jù)過來人回憶，做振動試驗時，聲音像轟炸機俯沖時那么大，年輕的研究員嚇得不敢上前。困難時刻，老院士、總指揮三天兩頭往所里跑，給大家鼓勁。八年后，團隊終于拿出了可應用在風云三號衛(wèi)星上的微波探測儀。

創(chuàng)新的車輪滾滾向前。2016年，“風云”家族再度傳來喜訊，我國地球靜止軌道氣象衛(wèi)星也迎來了“新一代”。這年年底，風云四號A星發(fā)射成功，較上代風云二號衛(wèi)星，該星的觀測效率提升20倍、探測通道提升3倍、空間分辨率提升4倍、時間分辨率提升2倍、觀測數(shù)據(jù)量增加160倍，在世界上首次實現(xiàn)了成像觀測和紅外高光譜大氣垂直探測綜合觀測，成為我國氣象衛(wèi)星技術(shù)從“跟跑”“并跑”轉(zhuǎn)向“并跑”“領跑”的實踐者。

明日光輝

四十年時間里，“風云”家族譜系日益完備。

從風云一號到風云三號，到不久前成功入軌的風云三號D星，我國太陽同步軌道氣象衛(wèi)星成功完成了由一代向二代的蛻變，并日益走向成熟。在地球靜止軌道衛(wèi)星方面，風云二號系列衛(wèi)星的長期穩(wěn)定運行讓人們信心倍增，風云四號A星的成功投入，更讓中國氣象衛(wèi)星未來可期。

截至目前，我國已發(fā)射16顆風云氣象衛(wèi)星，現(xiàn)有9顆在軌穩(wěn)定運行，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。中國氣象衛(wèi)星的崛起，改寫了世界氣象衛(wèi)星版圖，促成了中、美、歐三足鼎立的格局，讓大寫的中國屹立在風雨之巔。

四十年來，風云氣象衛(wèi)星被一次次送往太空，它們遙望地球，在臺風、暴雨、沙塵暴、大霧等災害天氣面前，為人類提供預警。風云家族成員憑借敏銳視覺，夜以繼日地觀察著地球環(huán)境的變化，將它們的細微感知傳回地面。

據(jù)權(quán)威數(shù)據(jù)顯示，風云氣象衛(wèi)星投入業(yè)務運行以來，全國因臺風、洪澇災害死亡或失蹤人數(shù)減少了約70%，直接經(jīng)濟損失平均減少約40%。風云氣象衛(wèi)星是我國遙感衛(wèi)星中應用范圍最廣、效益發(fā)揮最好的衛(wèi)星系列之一，2000年以來氣象衛(wèi)星投入產(chǎn)出效益比達到了 1∶40。

從1977年“風云”元年，到2017年11月15日“風云”家族再添新丁，這股不斷壯大的風云力量，為中國氣象和人類環(huán)境描繪著越發(fā)清晰美好的未來?！?/p>

四十年前的1977 年11 月，中國衛(wèi)星界聞名的“7711 會議”在滬召開，從此掀開了中國氣象界的“風云”紀元。四十年后的2017 年11 月，風云系列氣象衛(wèi)星成功發(fā)射入軌的第十六顆星亮相，“風云”望族再添新丁。從第一代衛(wèi)星到第二代衛(wèi)星，從發(fā)射風云衛(wèi)星的長四甲到長四乙和長四丙，從“跟跑”“并跑”到實現(xiàn)“領跑”，整整四十年里，航天人悉心經(jīng)營，風云星步步高升。

吳琳