赓续接力，风云可测！风云三号F星因何“技高一筹”？(风云三号01星)
8月3日，风云气象卫星家族又增加了一颗闪亮的“新星”——风云三号 F 星，它将接替在轨超期服役的风云三号C星，在上午星轨道持续开展观测。
中国作为目前全球唯一同时业务运行晨昏、上午、下午、倾斜四条近地轨道气象卫星的国家，也将继续发挥低轨气象卫星完备全球观测网的整体优势，强化全球精密监测能力。那么，风云三号F星完美展现了风云三号气象卫星从试验到业务、再到成熟的过程，它将带来哪些硬核“新科技”？以下为您解读。
01
风云三号F星的自白
大家好！我是风云三号F星，风云气象卫星大家族的第21位成员，也是极轨卫星（风云三号气象卫星）家族第7位出征太空的小弟。
风云卫星在轨效果图
现如今，遥远的太空共有四颗极轨卫星值守，分别是2013年9月23日发射的风云三号C星、2017年11月15日发射的风云三号D星、2021年7月5日发射的风云三号E星和今年4月奔赴太空家园的风云三号G星。我们在诞生之前，就已按晨昏、上午、下午和倾斜轨道的格局进行了设计。
我在极轨卫星家族里排行老六，所以大家也叫我06星。这次我将接替老大哥风云三号C星，他已经在太空工作了十年，超过退休年龄达四年之久。
未来，我将继续在上午星的岗位上发光发亮，为全球监测与服务站好每一班岗。
“成熟”，是我的标志
虽然我年龄最小，但我却完美继承了哥哥姐姐们的技能，并升级创新。作为新生代的我，可以说是风云三号气象卫星的集大成者——设计成熟，性能完备，仪器先进，以后的“风三郎”，基本将按照我的模样批量生产!
“高精尖”，是我的王牌
最高：紫外高光谱臭氧监测，分辨率可达7公里×7公里，为全球同类仪器最高水平。
唯一：与风云三号D、E星组成全球唯一拥有三台组网微波成像仪的国家，扫描全球无盲区。
首次：首次采用连续光谱观测，光谱分辨率和空间分辨率均有大幅度提升。
领先：不仅可以兼容中国北斗、美国GPS、欧洲伽利略掩星探测，还能对海面风场特别是台风进行探测。
先进：在微波探测、高光谱探测等方面达到全球先进水平。
“楷模”，是我的本色
更智慧：实现地面接收、处理、服务全流程业务的可视、可控、 可管。
更全：6类、48种主要参数，覆盖世界气象组织全球集成观测系统的主要需求。
更新：土壤冻融、二氧化氮、二氧化硫、臭氧总量和廓线、气溶胶指数等新型探测遥感产品全新亮相。
更细：在防灾减灾、应对气候变化、生态监测评估、环境保护和空间天气监测等5大领域11个方面得以应用。
02
相比风云三号C星
“替代星”F星为何技高一筹？
F星在风三系列“前辈”们多年一线实践基础上，继承并创新了很多成熟的新技术。“风三郎”家族最先发射的风云三号A星、B星，当时可以称为试验应用阶段，仍需要大量的摸索和检验；风云三号C星、D星、E星逐渐进入业务服务阶段，在多年一线应用中，积累了大量经验；作为风云三号系列卫星的“集大成者”，F星在“前辈”们的接续托举下，吸收了各方经验，它设计成熟、仪器先进、功能完备，将以最好的姿态实现“风三郎”家族多年的奋斗梦想。
风云三号系列卫星组网观测示意图
从综合实力上看，经过10年的发展，我国风云卫星总体技术研发和服务能力均明显提升，无论是地面系统保障的稳定性，还是各载荷的可用性，都更成熟、更具竞争力。此次新发射的风云三号F星，作为C星的“替代星”，装载了10台（套）先进的遥感仪器，其中包含两台全新研制的载荷，3台改进载荷以及5台继承载荷，有效载荷配置和性能指标均达国际先进水平，部分已达国际领先水平。搭载的多个载荷在功能上都较之前版本有所提升，无论是在仪器测量精度、观测灵敏度、定位精度还是使用寿命方面都更具实力。相较服务期间“带伤”服务的C星，F星此次成熟性、稳定性更好，至少能稳稳地为我们服务8年。
F星不光自己优秀，投入业务后，还将和“前辈”风三D星、E星实现梦幻联动。F星投入在轨运行后，我国就有三台微波成像仪在轨应用，其余两台分别分布在风云三号D星和E星上。三台微波成像仪“联手”，可解决原本单个设备监测存在盲区的问题，实现全球12小时无缝隙、全覆盖监测，大大提升风云卫星整体监测能力。
F星升空，未来可期！
风云三号F星效果图
03
十大“高科技”载荷
随新星亮相
两台新研制载荷，首次“上星”
两台全新的紫外至可见光谱段高光谱仪器，采用天底 临边高光谱联合探测，可增强大气成分和污染气体及气溶胶探测能力。
1. 紫外高光谱臭氧天底探测仪
——实现“天地”清晰成像，精准探测污染气体分布
可提供高光谱分辨率的紫外到可见光波段的地球反射辐射。仪器光谱分辨率为0.5纳米至1纳米，空间分辨率可达7公里×7公里，处于世界领先水平，可精确探测大气臭氧、二氧化硫、二氧化氮总量以及臭氧垂直分布信息。
2. 紫外高光谱臭氧临边探测仪
——分层“切面”观测，精准捕捉痕量气体分布
光谱覆盖290纳米至500纳米连续谱段，共1000个通道。可以对地球进行“切面”观测，即分层观测地面上空15公里至60公里之间的大气信息。此外，除采用临边探测方式外，该仪器还首次采用连续光谱观测，光谱分辨率和空间分辨率均有大幅度提升。其探测资料将用于反演全球臭氧、二氧化氮等痕量气体垂直分布廓线以及云、气溶胶定量和定性产品。
风云三号F星载荷
三台改进载荷，监测能力更突出
三台改进载荷性能显著提升，通过增加微波成像仪和地球辐射探测仪探测通道、完善中分辨光谱成像仪星上定标装置和大幅提升信噪比等，增强了对全球公里级中高层温度、地气系统辐射收支和反射波段海洋弱信号探测能力。
3. 微波成像仪
——三星组网观测，实现全球12小时全覆盖
可获取洋面风场、海冰密集度、海表温度、降水、大气可降水、云水、土壤水分、积雪深度/雪水当量、陆表温度、土壤冻融状态等信息。在继承上一代微波成像仪通道设置的基础上，此次还增加了探测通道，提升了仪器的整体观测能力，改进了仪器辐射测量精度、观测灵敏度、定位精度和使用寿命等四个方面也得到改进。其投入业务后，我国将有三台微波成像仪在轨应用，我国也成为世界上首个拥有三台组网微波成像仪的国家。三个微波成像仪的组网应用，将实现“1 1 1>3”的效果，原本单个设备监测无法覆盖的地区，经组网联合后，将实现全球12小时无缝隙全覆盖监测。
风云三号F星载荷
4. 中分辨率光谱成像仪
——高精度定量反演 助力监测精密
重点提升了星上辐射定标精度、探测灵敏度和使用寿命。可获取每日覆盖全球百米级（250米）空间分辨率真彩色合成图像产品，通过对太阳反射波段和红外波段多光谱连续综合观测，实现云气溶胶、水汽、陆地表面特性、海洋水色等大气、陆地、海洋参量的高精度定量反演。
5. 地球辐射监测仪
——优化太阳辐射监测，气候预测评估“更有数”
新增5至50微米的宽带长波通道，与原有的宽带短波和全波通道一起，融合中分辨率成像光谱仪的云和气溶胶产品，可生成地球反射太阳辐射和射出长波辐射通量，结合太阳辐射监测仪的太阳总辐照度产品，生成全球范围内的地球辐射收支能量平衡产品，支撑全球气候分析与模式评估应用。
五台继承载荷，久经检验“担大任”
5台继承载荷主要继承自风云三号E星（黎明星），经过“黎明星”的在轨检验，功能成熟，对于支撑核心天气预报业务预报模式应用和气候观测具有重要作用。
6&7. 微波湿度计、微波温度计
可获取全天候的全球大气湿度和温度的垂直分布状况，为数值天气预报提供及时准确的大气湿度和温度初始场信息，提升对台风、暴雨等灾害性天气的预警能力。
8. 太阳辐射监测仪
可为太阳总辐照度气候监测的连续性和持续性提供数据支持，其数据产品可用于太阳物理、地球辐射收支和气候变化等应用研究。
9. 全球导航卫星掩星探测仪
可获取全球高精度、高垂直分辨率的大气折射率和大气温湿压廓线，以及电离层电子密度廓线和高精度的GNSS反射海面风场及土壤湿度等产品。
10. 红外高光谱大气垂直探测仪
用于反演高精度的大气温度和大气湿度廓线，大气成分廓线，以及通过在数值天气预报模式中同化该资料改进数值天气预报的精度。
作者：张娟张明禄 李倩
专家顾问：风云三号极轨卫星地面系统总设计师 胡秀清
图片来源：中国航天科技公司第八研究院国家卫星气象中心
来源： 中国气象局
