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    風云氣象衛星的“模擬考試”是怎樣的?

    發布時間:2022年06月01日 來源:中國氣象報社

    2007年9月15日,一架搭載了中分辨率光譜成像儀、微波濕度計和微波溫度計等三個有效載荷的“運八”飛機到達青海湖上空,與地面五個試驗組同步獲取觀測數據,正式開始中國氣象局組織啟動的風云三號氣象衛星有效載荷校飛試驗工作的第一次飛行。

    衛星為什么要做校飛試驗?

    航天員飛向太空前,必須要在模擬失重的環境下進行身體承受能力和儀器操作技能等訓練。衛星校飛試驗與之類似,是對衛星上的觀測儀器進行前期試驗,以確保衛星上天后能夠正常運轉,并保證其傳回數據的精度,降低儀器“上星”后可能出現的性能不足、數據失真或不暢等風險。更重要的是,校飛試驗獲取的測量數據可以為資料預處理和應用算法開發、改進和完善儀器設計提供模擬數據。

    儀器上天后是否能達到預想的觀測功能?是否能采集到所需觀測的地形要素?儀器性能指標是否達到要求?工作模式是否正常?獲取的數據經過模擬處理后能否達到預期效果?衛星校飛試驗就像一次全面的“模擬考試”,提前檢驗“學習應用成果”,進行“查漏補缺”,為飛上太空這一“大考”的到來做好充足準備。


    無人機探測臺風示意圖圖片來源:Flickr

    如何完成衛星校飛試驗?

    衛星校飛試驗的第一步,是先制訂試驗方案,判斷最新的飛行可行性,對飛機上的儀器進行安裝和改裝,并確保安全。接著,根據不同的緯度地域地表特征對校飛試驗的場地進行選擇,如沙漠、水體、森林等,保證數據具有多樣性和代表性。然后是現場飛行部署,包括空域申請、飛機轉場、飛行軌跡設計、試驗場地布置等。同時,要檢查采集回的數據是否有效。最后則是對數據進行精處理,判斷其是否能夠達到預期指標要求。

    這一套高難度“模擬卷”做完后,就是“查漏補缺”的總結時間——衛星校飛試驗最主要的作用,就是發現儀器可能存在的問題和不足,并針對性地進行改進和優化,從而確保傳回的數據能投入遙感應用。

    校飛試驗難在哪里?

    校飛試驗其實是飛行試驗,相比衛星觀測,飛機的飛行速度更慢、高度更低,而衛星則是在大氣外界平穩飛行。人們普遍認為飛機飛行更容易,實際則相反,因為衛星處于太空較為穩定的環境當中,而飛機所處的大氣較為復雜,對流、水汽等各種因素都會產生擾動,可能對飛行造成影響。因此,如果儀器能順利通過飛機飛行這一難度加大版的“模擬考試”,說明它在搭載衛星飛上太空的“正式考試”中就能圓滿完成任務。然而,校飛試驗成本很高,不僅要協調機場、空域和飛行員,參與試驗的飛機也是最大的制約因素。為確保數據更貼合正式航空飛行采集的數據要求,試驗飛機需要飛到10公里以上的高度,且越高越接近衛星環境高度,這對參加試驗的飛機要求非常嚴苛。飛機上搭載的儀器與真實的航天器件不同,一般來說,這兩批儀器的原理相同,但受到成本等因素制約,其耐用程度有所差異,如衛星載荷在抗輻射能力等方面有特殊要求。

    衛星校飛試驗可以為風云氣象衛星下一代新的探測手段提供大量驗證數據,并可以決定新一代衛星是否要搭載相關試驗載荷。此外,衛星校飛試驗也能夠推進技術的進步,包括儀器研制水平、數據處理能力等,并對新型算法進行驗證,未來也將帶動新型應用取得突破性進展。

    (作者:羅瀾?責任編輯:閆泓)

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