今年是風(fēng)云氣象衛(wèi)星正式命名40周年。40年來(lái),我國(guó)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(guó)名片”。28日在滬舉行的“叱咤風(fēng)云——中國(guó)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(zhǎng)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(hào)”A星僅存活39天

1977年,國(guó)防科工委在上海召開(kāi)氣象衛(wèi)星大總體方案論證會(huì),會(huì)議正式上報(bào)我國(guó)第一顆太陽(yáng)同步軌道氣象衛(wèi)星命名為“風(fēng)云一號(hào)”,從此開(kāi)啟了我國(guó)風(fēng)云氣象衛(wèi)星的新紀(jì)元。

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

“風(fēng)云一號(hào)”A星是我國(guó)研制的第一代太陽(yáng)同步軌道氣象衛(wèi)星。萬(wàn)事開(kāi)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(jì)時(shí),發(fā)射塔上,運(yùn)載火箭燃料加注完畢。西至喀什、南至海南的測(cè)控網(wǎng)站,也已全部打開(kāi)。指揮員發(fā)出命令:“5小時(shí)準(zhǔn)備!”就在這關(guān)鍵時(shí)刻,發(fā)射控制中心的控制臺(tái)上,突然失去了A星所有的遙測(cè)信號(hào)。指揮部不得不決定停止發(fā)射。

時(shí)任“風(fēng)云一號(hào)”總設(shè)計(jì)師孟執(zhí)中、“風(fēng)云一號(hào)”工程總師任新民等帶領(lǐng)試驗(yàn)隊(duì)員們,開(kāi)始了緊張的現(xiàn)場(chǎng)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(tái)上,對(duì)衛(wèi)星內(nèi)部精密而復(fù)雜的零件逐一排查。

當(dāng)時(shí),火箭已經(jīng)加注完畢,裝滿了燃料,每一個(gè)排故動(dòng)作都要極其小心,稍有不慎就會(huì)造成災(zāi)難性事故。而排查時(shí)間更要分秒必爭(zhēng),因?yàn)闀r(shí)間一長(zhǎng),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(yàn)團(tuán)隊(duì)終于找到了“風(fēng)云一號(hào)”A星的問(wèn)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(guó)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(shí),國(guó)家氣象局鄒競(jìng)蒙局長(zhǎng)曾急切地問(wèn):“還有什么辦法嗎?”孟執(zhí)中無(wú)言以對(duì),眼神里流露出深深的痛苦。“風(fēng)云一號(hào)”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(yàn)教訓(xùn),1990年9月3日,“風(fēng)云一號(hào)”B衛(wèi)星再次成功發(fā)射。但還是由于經(jīng)驗(yàn)不足,衛(wèi)星的計(jì)算機(jī)電路芯片受空間高能粒子轟擊,產(chǎn)生單粒子翻轉(zhuǎn)問(wèn)題,引起計(jì)算機(jī)工作失常,姿控系統(tǒng)故障。

怎么辦?決不放棄!我國(guó)航天人員開(kāi)展了一場(chǎng)長(zhǎng)達(dá)75天的衛(wèi)星地面營(yíng)救行動(dòng),這在世界航天史上都很罕見(jiàn)。航天人員通過(guò)加強(qiáng)地面測(cè)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(hào)”B星的生命。

雖然,這顆衛(wèi)星最終正常運(yùn)行了285天,沒(méi)能達(dá)到設(shè)計(jì)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(jiǎng)、國(guó)家重大科技成果二等獎(jiǎng)。后匯編成冊(cè),為我國(guó)后續(xù)衛(wèi)星可靠性設(shè)計(jì)和排故提供了寶貴的借鑒和參考。

“風(fēng)云二號(hào)”01星發(fā)生了爆炸

“風(fēng)云二號(hào)”氣象衛(wèi)星是我國(guó)自主研制的第一代地球靜止軌道氣象衛(wèi)星,使我國(guó)成為第三個(gè)同時(shí)擁有太陽(yáng)同步軌道和地球靜止軌道氣象衛(wèi)星的國(guó)家。截至目前,共發(fā)射7顆,有4顆衛(wèi)星在軌運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)了“多星在軌,統(tǒng)籌運(yùn)行,互為備份,適時(shí)加密”運(yùn)行模式,為我國(guó)和世界的氣候監(jiān)測(cè)及天氣預(yù)報(bào)提供了實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的氣象觀測(cè)資料。

成績(jī)的背后,我國(guó)航天人曾有血的教訓(xùn),甚至付出了生命的代價(jià)。1994年4月,“風(fēng)云二號(hào)”01星來(lái)到了西昌衛(wèi)星發(fā)射中心。發(fā)射隊(duì)為了全過(guò)程控制衛(wèi)星的污染問(wèn)題,在廠房?jī)?nèi)專門(mén)搭建了一個(gè)10000級(jí)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(diǎn)發(fā)動(dòng)機(jī),準(zhǔn)備轉(zhuǎn)場(chǎng)前的最后一次全面測(cè)試。

4月2日上午,模擬射前8小時(shí)準(zhǔn)備的測(cè)試開(kāi)始,一切都很順利。10點(diǎn)50分左右,時(shí)任衛(wèi)星副總設(shè)計(jì)師李卿特地到無(wú)線測(cè)試間,發(fā)出模擬2小時(shí)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(chǎng)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(dòng)地的響聲,從廠房大廳透過(guò)碩大的測(cè)試間玻璃觀測(cè)窗傳來(lái)。李卿抬頭一看,簡(jiǎn)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(lái);迎面而來(lái)的巨大沖擊波,瞬間就震碎了觀測(cè)窗玻璃,將他摔倒在地;廠房的供電中斷了,黑暗的測(cè)試間內(nèi),彌漫著嗆人的煙味。靠著逃生的本能反應(yīng),他艱難地退向身后一扇鎖著的門(mén),猛地?fù)羲榱碎T(mén)上玻璃,才逃離危險(xiǎn)。

這次意外的重大事故,使得30多位發(fā)射隊(duì)員受傷住院治療,同時(shí)奪走了在凈化間的總裝工人陳德全的寶貴生命。4個(gè)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(wú)水肼燃料,星上遠(yuǎn)地點(diǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)也裝有653千克固體燃料,衛(wèi)星本身就是一個(gè)大火工品。

但是,當(dāng)時(shí)由于缺乏經(jīng)驗(yàn),現(xiàn)場(chǎng)人員對(duì)肼燃料的性能和危險(xiǎn)性并不清楚,對(duì)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(guó)航天事業(yè)積累了一筆極為可貴的財(cái)富。

“風(fēng)云三號(hào)”微波成像儀“進(jìn)口轉(zhuǎn)國(guó)產(chǎn)”

“風(fēng)云三號(hào)”是我國(guó)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(gè)重要載荷,主要用于遙感觀測(cè)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(duì)地和大氣觀測(cè),實(shí)現(xiàn)中長(zhǎng)期數(shù)值天氣預(yù)報(bào)等方面有重要用途,是中國(guó)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(shí),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(guó)原計(jì)劃從國(guó)外進(jìn)口該設(shè)備。但歐空局開(kāi)價(jià)6000多萬(wàn)歐元,極其昂貴;俄羅斯愿意低價(jià)提供樣機(jī)方案,但經(jīng)三年多的合作,仍無(wú)法實(shí)現(xiàn)工程研制。最后,我國(guó)決定自力更生,在上海組建一個(gè)研究室,專門(mén)攻克微波成像儀。但此時(shí),已經(jīng)比整星研制落后了一年半。

難度之大、時(shí)間之緊,非同小可。據(jù)中國(guó)航天科技集團(tuán)八院參與設(shè)計(jì)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(shí)在“熬不下去”的時(shí)候,連帶頭人呂利清都悄悄打好了辭職報(bào)告。但最終,他帶領(lǐng)核心團(tuán)隊(duì)成員咬牙堅(jiān)持了下來(lái)。這一堅(jiān)持,就是8年。

按照方案,微波成像儀包括探測(cè)頭部、中央處理器、掃描驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)及控制器等多個(gè)功能模塊,整機(jī)重量有150公斤左右。但經(jīng)過(guò)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(wàn)般無(wú)奈的呂利清沖到了工程總師孫敬良的面前,大聲說(shuō)道:“我要打官司!”

孫敬良看著這個(gè)情緒激動(dòng)的青年人,一面和藹地讓他坐下,一面拿過(guò)資料,認(rèn)真地看了起來(lái)。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(guó)產(chǎn)微波成像儀的研制工作。沒(méi)過(guò)多久,微波成像儀的重量指標(biāo)放寬到了150公斤,國(guó)產(chǎn)化的研制工作迅速地走上了正軌。

經(jīng)過(guò)日夜鏖戰(zhàn),2004年,我國(guó)第一臺(tái)微波成像儀模樣機(jī)終于問(wèn)世,性能指標(biāo)滿足“風(fēng)云三號(hào)”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(hào)”氣象衛(wèi)星,應(yīng)用成果顯著。2013年1月初,我國(guó)極地科考船“雪龍?zhí)?rdquo;被困南極,就是利用“風(fēng)云三號(hào)”微波成像儀探測(cè)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(shì)。2017年2月21日,全國(guó)各地大幅降溫,京、豫、魯?shù)鹊仄战荡笱?中國(guó)氣象局運(yùn)用“風(fēng)云三號(hào)”衛(wèi)星微波成像儀探測(cè)的數(shù)據(jù),很快就制作出積雪深度圖。

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

尤為可喜的是,中國(guó)航天科技集團(tuán)八院的“70后”“80后”設(shè)計(jì)師,已成為微波成像儀的研制主力軍。我國(guó)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(lái)十年,我國(guó)還將發(fā)射10多顆風(fēng)云氣象衛(wèi)星。包括風(fēng)云二號(hào)衛(wèi)星1顆,風(fēng)云三號(hào)衛(wèi)星4顆,風(fēng)云四號(hào)衛(wèi)星2顆,降水測(cè)量雷達(dá)衛(wèi)星2顆,晨昏軌道衛(wèi)星、靜止軌道微波探測(cè)衛(wèi)星、高精度溫室氣體綜合探測(cè)衛(wèi)星、大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)衛(wèi)星各1顆。

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

標(biāo)簽： 氣象衛(wèi)星 背后 風(fēng)云