身怀独门绝技的“降水星”

黄增强

2023年4月16日，我国首颗低倾角轨道降水测量卫星——风云三号G星发射成功，这颗卫星被称为“降水星”。

“降水星”，顾名思义就是探测降水的卫星。风云三号G星之所以被称为“降水星”，是因为它能通过双频主动降水测量雷达、微波降水遥感和红外降水估计，对全球范围内的降水形势进行实时监测，高精度的、全时段的、全天候的监测和测量有效提高了气象预报的准确性与可靠性，为预防洪涝、干旱、冰雹、台风等气象灾害提供了有力支撑。

“降水星”身怀哪些独门绝技呢？

一是对降水进行“CT（计算机层析成像）”扫描，让毛毛雨无处遁形。风云三号G星搭载了我国首套“空中雨量计”——星载Ku、Ka双频降水测量雷达，将雷达观测分辨率和卫星观测范围广的优势结合起来，可通过向大气发射无线电磁波信号，实现垂直方向降水的探测。同时，该卫星还能利用雷达跨轨方向的扫描能力，实现对水平方向的降水观测，从而具备自上而下获取三维结构信息的能力，如同对大气降水进行“CT”扫描。此外，星载Ku、Ka双频降水测量雷达同步工作，可利用不同高度层降水粒子对雷达辐射微波信号反射率不同的特性，区分雨和雪，并对降水进行精确估计。相比国外同类仪器，其在相同灵敏度下的距离分辨率有了明显提高。

二是全天时、全天候对台风暴雨“精准把脉”。风云三号G星搭载了一台全新升级换代的设备——微波成像仪，首次实现9频点26通道一体化探测，能够接收地球大气10千兆赫～183千兆赫微波辐射能量，并进行全天时、全天候、多极化协同探测。

三是可俯仰，可掉头，跳出“太空芭蕾”。风云三号G星运行在低轨低倾角的非太阳同步轨道。由于太阳光照条件不断变化，太阳会定期出现在轨道面的两侧，有时照射在卫星的左侧面，有时照射卫星的右侧面。为适应低轨低倾角轨道复杂的光照条件和多变的外热流，确保卫星始终以同一侧面向太阳，从而保证稳定的工作环境，设计者在姿轨控系统中设计了自主偏航姿态机动模式，即当太阳光从轨道面的一侧运动到另一侧时，卫星将自动转身180°，实现从正飞到倒飞再到正飞的灵活机动掉头。

四是风云三号G星搭载了中分辨率光谱成像仪、全球導航卫星掩星探测仪、高精度定标器等独特装备。这些装备可以有效监测海上台风内部云和雨的发展过程，为暴雨、暴雪等灾害性降水提供高精度观测资料，进一步提高全球数值天气预报效能。

风云三号G星是国际上第三颗主动降水测量卫星，是我国第二代低轨气象卫星系列风云三号的第7颗卫星。它是首次采用双频主动降水测量雷达与被动微波、光学遥感相结合的综合探测，实现了降水测量从“被动看”到“主动探”的跨越，进一步提高了我国气象综合观测能力。

2023年8月3日，我国又成功发射了风云三号F星，后续风云三号H星、I星、J星也在紧锣密鼓布置中，预计到2026年前后，风云三号将形成由2颗降水星（风三G星和I星）和5颗极轨气象卫星（风三D星、E星、F星、H星、J星）组成的星座体系。届时，风云三号气象卫星将形成星座体系下主被动微波联合探测降水业务能力，促进我国降水探测能力及预报准确率的提升，为全球应对气候变化提供支撑。