风云二号H星在西昌升空 中国已发射17颗风云卫星

2018年06月19日 10:46:50 来源:中国新闻

  原标题:闯出一条中国式气象卫星自主研制之路!“风云二号”追风逐云的故事

  这是中国风云气象卫星的一个里程碑。

  6月5日晚,由中国航天科技集团上海航天技术研究院抓总研制的

  截至目前,我国已成功发射17颗风云气象卫星,目前包括4颗风云二号、3颗风云三号、1颗风云四号在内的8颗卫星在轨运行。实现了中国气象卫星事业从无到有、从小到大、从弱到强的历史跨越,中国风云卫星逐步完成了从试验应用型向业务服务型的转变,形成了高、低轨稳定运行的立体业务格局,实现了业务化、系列化的发展目标。如今,风云系列卫星已被世界气象组织纳入全球业务应用气象卫星序列,成为全球综合地球观测系统的重要成员。

  回望过去的几十年,风云二号卫星的研制承担着民生国计、防灾减灾等重大使命,自力更生、披荆斩棘,闯出了一条中国式气象卫星自主研制之路。

  

  1980年6月,中国第一颗静止气象卫星正式提出,称为“风云二号”,代号“FY-2”。上世纪80年代初,我国卫星研制条件较差,基础薄弱,预研经费极少,第一颗静止轨道气象卫星要对标日本同期相似卫星水平,这是一项十分艰巨的任务。

  研制人员反复研究当时国外有限的静止气象卫星资料,结合国内通信卫星的技术基础,列出了一项项关键技术难题,如采用自旋稳定还是三轴稳定姿态控制方案,如何保证姿态稳定度以获取高质量的云图,如何研制三通道扫描辐射计探测器等多项问题。

  由于当时的研究经费有限,从总师、总指挥到各个分系统的设计师们都不得不精打细算,将人力、物力、财力利用到最好、最合理。从1982年开始,经过航天人4年多的努力,完成了静止轨道气象卫星总体方案、关键技术课题、研制途径、研制流程等。

  1986年3月,国务院正式批准风云二号卫星的研制任务,命名为“552工程”。

 

  在风云二号01星研制过程中,不断遇到很多意想不到的困难和技术难题,但是都被技术人员一一攻克。通过8年的艰辛努力,终于迎来01星发射入轨的一年,然而这一年却成了风云系列卫星研制史上最黑暗的一年。

  1994年4月2日上午,时任卫星副总设计师李卿到无线测试间,发出模拟2小时准备的口令。据李卿回忆说,“在进行最后测试时,我在另外一个测试间,发完口令,看频谱仪上的无线信号都非常好。突然听见大厅里面一声令人窒息的巨响,整个大厅里全是烟雾,和红的火夹杂在一起翻滚过来。那一瞬间我知道,远地点发动机被点燃了,而且不是正常点燃,喷射的气流把玻璃窗全部喷走,人站在那里身不由己地被气浪推到在地。这次事故中,很多同志受了伤,中了毒。还有一位老工人,原本这次任务执行完了以后就准备退休了,因为就在卫星的旁边,这位同志就牺牲了,这个事情对我来说是永生难忘的。”

  这次重大事故,使得30多位发射队员受伤住院治疗,同时夺走了守在净化间内的总装工人陈德全的生命。事故震撼了每一个人的心。沉闷震耳、令人心悸的巨响,始终回荡在发射队员的耳际,浓烟、火光、鲜血、眼泪、抢救的情景,已经挥之不去。“事故以后,很多人留下了阴影,怕到那个塔架上去,或者怕加了燃料以后跟卫星更多的接触。但也有同志跟我说,下一次要到塔架上去,你派我去,正因为有这些同志在,才可能将后续的卫星一颗一颗地搞下去。这些都是航天人的精神所在。”李卿说。

  后来经过4个多月的艰难调查,事故的原因被查清。当时由于经验缺乏,现场人员对肼燃料的性能和危险性,以及对防静电和环境温湿度要求等不清楚,导致了这一悲剧。

 

  风云二号02星的研制充分吸取了01星事故的教训,强化了对质量的要求和对安全的考虑,使得一些潜在的问题得以避免发生。在1997年春节前的热真空试验中,质量人员发现光学部件表面有液状污染物,对于这一严重的异常现象,研制人员在年三十这天对卫星进行全面清查,发现在卫星蒙皮多处有不明粘状油脂,年初二进行取样分析,查出了问题的原因是,捆扎电缆网的聚四氟乙烯中的增塑剂在真空中挥发后又凝结在低温区所致。如果这个问题带上天,风云二号卫星可能就出不了云图,就会成为一颗废星。查出原因后,研制人员果断地采取措施全部更换了296个插头的有关材料。隐患一一消除,大家心中的一块石头方落地。

  1997年6月10日,长征三号火箭载着风云二号02星顺利升空,6月17日定点在东经105度赤道上空,命名为A星。6月21日,中国卫星气象中心成功地获取了第一张可见光云图。7月13日,又成功地获取了第一张红外云图和水汽分布图,图像质量大体与日本GMS的水平相当。12月1日,风云二号A星正式交付中国气象局,投入我国气象业务。风云二号A星的投入运行,标志着中国气象卫星进入一个新阶段,使中国成为世界上第五个拥有静止轨道气象卫星的国家,也是世界上第二个同时拥有极轨气象卫星和静止轨道气象卫星的国家。

  风云二号A星的成功发射和投入运行给予研制团队极大的鼓舞。然而,经过十个月的运行后,A星天线消旋系统发生了失锁故障,造成数传和转发无线通道中断。后经努力,只能每天断续工作,获取有限的几幅图像。

  在风云二号03星研制中,坚持凡是在02星运行中证明已获得成功、性能稳定的技术状态保持不变,其他技术状态的变化都需经过反复协调论证、试验论证,最后还要经整星电测及大型试验考核,每个变化项目都由总师审批,做到“充分论证、试验证明、多方认可、审批完善、落实到位”。

  2000年6月25日,03星发射成功,命名为B星。B星运行以后,天线消旋系统良好,运行情况正常,证实所采取的措施是有效的。但却发现转发器的上变频本振出现故障。

  

  B星故障后,研制人员面临的问题是临时搞一颗与上批相同的应急星以接替B星,还是一步到位直接研制02批的卫星。再三权衡,上海航天人在上级部门和用户中国气象局的支持下,从2002年初全面展开了02批全新业务卫星的第一颗星的研制工作。

  C星不仅要避免B星发生的故障,实现长寿命运行,还要将01批3个观测通道升级为5个观测通道。面对新批卫星长寿命、可靠性的难题和3通道变为5通道的技术风险,怎么抓、抓什么?卫星研制系统深刻总结分析了A、B星研制中,在总体与分系统的关系、型号管理、技术状态控制等方面存在的问题,强化了各级职责,做到规范化管理。为了减小风险,增加了以一颗初样星来全面验证所有技术状态。这些做法都起了重要的作用,在研制中,“一次成功,稳定运行,三年寿命”的质量目标深入人心。上海航天人只有一个念头,就是要把一颗最好的风云二号卫星交付给用户。

  2004年10月19日,C星在长三甲火箭的轰鸣声中飞向太空。卫星入轨后,按照预定的程序于当年12月底完成了在轨测试,用户对C星的性能、指标和图像质量给予了极高的评价。2005年1月C星开始了业务运行。经过半年多的考核,7月14日正式交付给中国气象局。

  风云二号C星的成功运行标志着中国地球静止轨道气象卫星由试验阶段进入业务运行阶段,是一个质的飞跃。风云二号C星在天气预报、监测暴雨和强台风中发挥了不可替代的作用,为防灾减灾提供了及时有效的服务,最大限度地减少了人民生命和国家财产的损失。世界气象组织对C星高度评价,并将它列为全球气象卫星观测网的重要业务卫星之一。2006年12月8日风云二号D星发射成功,12月13日成功定点在东经86.5度,2007年6月27日正式交付中国气象局,实现了风云二号C星、D星在轨互为备份,并形成了双星组网运行的模式。2009年8月,风云二号E星接替了在轨超期服役的C星,并正式投入运行,为我国提供了稳定、连续、高质量的气象服务。

 

  在新一代静止气象卫星风云四号形成稳定的业务系列前,中国气象局为确保风云二号业务卫星连续、稳定运行,提出增加三颗风云二号03批静止气象业务卫星。按照研制总要求,03批共研制07、08、09三颗业务应用卫星,入轨后分别命名为F星、G星和H星。

  相比02批,03批卫星研制明确了“精益求精,一次成功,可靠运行,四年寿命”的质量目标。转眼间,风云二号研制已20多年,新一代风云人逐渐崭露头角,并接过沉沉的接力棒。

  2010年4月,F星已经顺利完成了整星电测试、力学和热真空等大型试验,然而在接下来的卫星动平衡试验中却出现了一点小问题,动平衡配重质量较前面几颗星重了2公斤左右。风云二号总师曹亮凭着专业技术的敏感,觉得这2公斤不太可信,对试验结果又进行了复核复算,连续5天加班至深夜,完成了对试验结果的复核,果然是试验结果2公斤不准确存在些偏差。曹亮自入职以来一直从事风云二号研制,对风云二号有着特殊的感情:“风云二号一路荆棘坎坷,今天辉煌来之不易,老一辈风云人的重托传到自己手中,自己感觉到时刻如履薄冰,不敢一丝一毫的放松和懈怠。虽然,风云二号是老型号了,但是我们要按照‘首次要有百倍信心,百次要有首次标准’要求自己,前辈为我们树立了榜样,我们没有退路,只许成功,不能失败,一定要保护好风云二号这个上海品牌、中国品牌。”

  2012年1月13日、2014年12月31日和2018年6月5日,03批F、G、H三颗业务相继发射成功,实现了“多星在轨、统筹运行、互为备份、适时加密”运行模式。这次伴随着H星定点入轨,中国国家气象局将赋予其新的历史使命,在轨测试完成后,该星将专注为中国西部地区、“一带一路”沿线国家和地区的天气预防灾减灾等提供气象支撑。

  勿忘来路伴茫茫,守得初心见华芳。风云二号人将“特别能吃苦、特别能战斗、特别能攻关、特别能奉献”航天精神演绎得淋漓尽致,他们有的献出了生命,让航天精神得以永恒;有的奉献了自己的青春,当年的风华正茂,如今已是两鬓白发;昔日的懵懂少年,历练成了航天脊梁。

张玉

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