6月5日晚,由中國航天科技集團上海航天技術(shù)研究院抓總研制的風(fēng)云二號最后一顆星——“風(fēng)云二號H星”在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心順利升空。至此,我國第一代地球靜止軌道氣象衛(wèi)星風(fēng)云二號系列衛(wèi)星3個批次、8顆衛(wèi)星已全部發(fā)射完。這是中國風(fēng)云氣象衛(wèi)星的一個里程碑。
截至目前,我國已成功發(fā)射17顆風(fēng)云氣象衛(wèi)星,目前包括4顆風(fēng)云二號、3顆風(fēng)云三號、1顆風(fēng)云四號在內(nèi)的8顆衛(wèi)星在軌運行。實現(xiàn)了中國氣象衛(wèi)星事業(yè)從無到有、從小到大、從弱到強的歷史跨越,中國風(fēng)云衛(wèi)星逐步完成了從試驗應(yīng)用型向業(yè)務(wù)服務(wù)型的轉(zhuǎn)變,形成了高、低軌穩(wěn)定運行的立體業(yè)務(wù)格局,實現(xiàn)了業(yè)務(wù)化、系列化的發(fā)展目標。如今,風(fēng)云系列衛(wèi)星已被世界氣象組織納入全球業(yè)務(wù)應(yīng)用氣象衛(wèi)星序列,成為全球綜合地球觀測系統(tǒng)的重要成員。
回望過去的幾十年,風(fēng)云二號衛(wèi)星的研制承擔著民生國計、防災(zāi)減災(zāi)等重大使命,自力更生、披荊斬棘,闖出了一條中國式氣象衛(wèi)星自主研制之路。
1980年6月,中國第一顆靜止氣象衛(wèi)星正式提出,稱為“風(fēng)云二號”,代號“FY-2”。上世紀80年代初,我國衛(wèi)星研制條件較差,基礎(chǔ)薄弱,預(yù)研經(jīng)費極少,第一顆靜止軌道氣象衛(wèi)星要對標日本同期相似衛(wèi)星水平,這是一項十分艱巨的任務(wù)。
研制人員反復(fù)研究當時國外有限的靜止氣象衛(wèi)星資料,結(jié)合國內(nèi)通信衛(wèi)星的技術(shù)基礎(chǔ),列出了一項項關(guān)鍵技術(shù)難題,如采用自旋穩(wěn)定還是三軸穩(wěn)定姿態(tài)控制方案,如何保證姿態(tài)穩(wěn)定度以獲取高質(zhì)量的云圖,如何研制三通道掃描輻射計探測器等多項問題。
由于當時的研究經(jīng)費有限,從總師、總指揮到各個分系統(tǒng)的設(shè)計師們都不得不精打細算,將人力、物力、財力利用到最好、最合理。從1982年開始,經(jīng)過航天人4年多的努力,完成了靜止軌道氣象衛(wèi)星總體方案、關(guān)鍵技術(shù)課題、研制途徑、研制流程等。1986年3月,國務(wù)院正式批準風(fēng)云二號衛(wèi)星的研制任務(wù),命名為“552工程”。
在風(fēng)云二號01星研制過程中,不斷遇到很多意想不到的困難和技術(shù)難題,但是都被技術(shù)人員一一攻克。通過8年的艱辛努力,終于迎來01星發(fā)射入軌的一年,然而這一年卻成了風(fēng)云系列衛(wèi)星研制史上最黑暗的一年。
1994年4月2日上午,時任衛(wèi)星副總設(shè)計師李卿到無線測試間,發(fā)出模擬2小時準備的口令。據(jù)李卿回憶說,“在進行最后測試時,我在另外一個測試間,發(fā)完口令,看頻譜儀上的無線信號都非常好。突然聽見大廳里面一聲令人窒息的巨響,整個大廳里全是煙霧,和紅的火夾雜在一起翻滾過來。那一瞬間我知道,遠地點發(fā)動機被點燃了,而且不是正常點燃,噴射的氣流把玻璃窗全部噴走,人站在那里身不由己地被氣浪推到在地。這次事故中,很多同志受了傷,中了毒。還有一位老工人,原本這次任務(wù)執(zhí)行完了以后就準備退休了,因為就在衛(wèi)星的旁邊,這位同志就犧牲了,這個事情對我來說是永生難忘的。”
這次重大事故,使得30多位發(fā)射隊員受傷住院治療,同時奪走了守在凈化間內(nèi)的總裝工人陳德全的生命。事故震撼了每一個人的心。沉悶震耳、令人心悸的巨響,始終回蕩在發(fā)射隊員的耳際,濃煙、火光、鮮血、眼淚、搶救的情景,已經(jīng)揮之不去。“事故以后,很多人留下了陰影,怕到那個塔架上去,或者怕加了燃料以后跟衛(wèi)星更多的接觸。但也有同志跟我說,下一次要到塔架上去,你派我去,正因為有這些同志在,才可能將后續(xù)的衛(wèi)星一顆一顆地搞下去。這些都是航天人的精神所在?!崩钋湔f。
后來經(jīng)過4個多月的艱難調(diào)查,事故的原因被查清。當時由于經(jīng)驗缺乏,現(xiàn)場人員對肼燃料的性能和危險性,以及對防靜電和環(huán)境溫濕度要求等不清楚,導(dǎo)致了這一悲劇。
風(fēng)云二號02星的研制充分吸取了01星事故的教訓(xùn),強化了對質(zhì)量的要求和對安全的考慮,使得一些潛在的問題得以避免發(fā)生。在1997年春節(jié)前的熱真空試驗中,質(zhì)量人員發(fā)現(xiàn)光學(xué)部件表面有液狀污染物,對于這一嚴重的異?,F(xiàn)象,研制人員在年三十這天對衛(wèi)星進行全面清查,發(fā)現(xiàn)在衛(wèi)星蒙皮多處有不明粘狀油脂,年初二進行取樣分析,查出了問題的原因是,捆扎電纜網(wǎng)的聚四氟乙烯中的增塑劑在真空中揮發(fā)后又凝結(jié)在低溫區(qū)所致。如果這個問題帶上天,風(fēng)云二號衛(wèi)星可能就出不了云圖,就會成為一顆廢星。查出原因后,研制人員果斷地采取措施全部更換了296個插頭的有關(guān)材料。隱患一一消除,大家心中的一塊石頭方落地。
1997年6月10日,長征三號火箭載著風(fēng)云二號02星順利升空,6月17日定點在東經(jīng)105度赤道上空,命名為A星。6月21日,中國衛(wèi)星氣象中心成功地獲取了第一張可見光云圖。7月13日,又成功地獲取了第一張紅外云圖和水汽分布圖,圖像質(zhì)量大體與日本GMS的水平相當。12月1日,風(fēng)云二號A星正式交付中國氣象局,投入我國氣象業(yè)務(wù)。風(fēng)云二號A星的投入運行,標志著中國氣象衛(wèi)星進入一個新階段,使中國成為世界上第五個擁有靜止軌道氣象衛(wèi)星的國家,也是世界上第二個同時擁有極軌氣象衛(wèi)星和靜止軌道氣象衛(wèi)星的國家。
風(fēng)云二號A星的成功發(fā)射和投入運行給予研制團隊極大的鼓舞。然而,經(jīng)過十個月的運行后,A星天線消旋系統(tǒng)發(fā)生了失鎖故障,造成數(shù)傳和轉(zhuǎn)發(fā)無線通道中斷。后經(jīng)努力,只能每天斷續(xù)工作,獲取有限的幾幅圖像。
在風(fēng)云二號03星研制中,堅持凡是在02星運行中證明已獲得成功、性能穩(wěn)定的技術(shù)狀態(tài)保持不變,其他技術(shù)狀態(tài)的變化都需經(jīng)過反復(fù)協(xié)調(diào)論證、試驗論證,最后還要經(jīng)整星電測及大型試驗考核,每個變化項目都由總師審批,做到“充分論證、試驗證明、多方認可、審批完善、落實到位”。
2000年6月25日,03星發(fā)射成功,命名為B星。B星運行以后,天線消旋系統(tǒng)良好,運行情況正常,證實所采取的措施是有效的。但卻發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)器的上變頻本振出現(xiàn)故障。
B星故障后,研制人員面臨的問題是臨時搞一顆與上批相同的應(yīng)急星以接替B星,還是一步到位直接研制02批的衛(wèi)星。再三權(quán)衡,上海航天人在上級部門和用戶中國氣象局的支持下,從2002年初全面展開了02批全新業(yè)務(wù)衛(wèi)星的第一顆星的研制工作。
C星不僅要避免B星發(fā)生的故障,實現(xiàn)長壽命運行,還要將01批3個觀測通道升級為5個觀測通道。面對新批衛(wèi)星長壽命、可靠性的難題和3通道變?yōu)?通道的技術(shù)風(fēng)險,怎么抓、抓什么?衛(wèi)星研制系統(tǒng)深刻總結(jié)分析了A、B星研制中,在總體與分系統(tǒng)的關(guān)系、型號管理、技術(shù)狀態(tài)控制等方面存在的問題,強化了各級職責,做到規(guī)范化管理。為了減小風(fēng)險,增加了以一顆初樣星來全面驗證所有技術(shù)狀態(tài)。這些做法都起了重要的作用,在研制中,“一次成功,穩(wěn)定運行,三年壽命”的質(zhì)量目標深入人心。上海航天人只有一個念頭,就是要把一顆最好的風(fēng)云二號衛(wèi)星交付給用戶。
2004年10月19日,C星在長三甲火箭的轟鳴聲中飛向太空。衛(wèi)星入軌后,按照預(yù)定的程序于當年12月底完成了在軌測試,用戶對C星的性能、指標和圖像質(zhì)量給予了極高的評價。2005年1月C星開始了業(yè)務(wù)運行。經(jīng)過半年多的考核,7月14日正式交付給中國氣象局。
風(fēng)云二號C星的成功運行標志著中國地球靜止軌道氣象衛(wèi)星由試驗階段進入業(yè)務(wù)運行階段,是一個質(zhì)的飛躍。風(fēng)云二號C星在天氣預(yù)報、監(jiān)測暴雨和強臺風(fēng)中發(fā)揮了不可替代的作用,為防災(zāi)減災(zāi)提供了及時有效的服務(wù),最大限度地減少了人民生命和國家財產(chǎn)的損失。世界氣象組織對C星高度評價,并將它列為全球氣象衛(wèi)星觀測網(wǎng)的重要業(yè)務(wù)衛(wèi)星之一。2006年12月8日風(fēng)云二號D星發(fā)射成功,12月13日成功定點在東經(jīng)86.5度,2007年6月27日正式交付中國氣象局,實現(xiàn)了風(fēng)云二號C星、D星在軌互為備份,并形成了雙星組網(wǎng)運行的模式。2009年8月,風(fēng)云二號E星接替了在軌超期服役的C星,并正式投入運行,為我國提供了穩(wěn)定、連續(xù)、高質(zhì)量的氣象服務(wù)。
在新一代靜止氣象衛(wèi)星風(fēng)云四號形成穩(wěn)定的業(yè)務(wù)系列前,中國氣象局為確保風(fēng)云二號業(yè)務(wù)衛(wèi)星連續(xù)、穩(wěn)定運行,提出增加三顆風(fēng)云二號03批靜止氣象業(yè)務(wù)衛(wèi)星。按照研制總要求,03批共研制07、08、09三顆業(yè)務(wù)應(yīng)用衛(wèi)星,入軌后分別命名為F星、G星和H星。
2012年1月13日、2014年12月31日和2018年6月5日,03批F、G、H三顆業(yè)務(wù)相繼發(fā)射成功,實現(xiàn)了“多星在軌、統(tǒng)籌運行、互為備份、適時加密”運行模式。這次伴隨著H星定點入軌,中國國家氣象局將賦予其新的歷史使命,在軌測試完成后,該星將專注為中國西部地區(qū)、“一帶一路”沿線國家和地區(qū)的天氣預(yù)防災(zāi)減災(zāi)等提供氣象支撐。
(看看新聞Knews記者:湯銘 實習(xí)編輯:潘慧嫻)
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