我國第一顆降水星成功發(fā)射！降水星是什么，為何這么重要？

今年的4月16日，我國的第一顆專用降水測量衛(wèi)星——風(fēng)云三號降水星成功發(fā)射。這是風(fēng)云系列氣象衛(wèi)星的第20顆衛(wèi)星，風(fēng)20。全球降水星家族首次有了“中國造”。這是我們國家的第一顆、世界上的第三顆降水星。前兩顆都是美國、日本聯(lián)合研制的，可見難度之大。

要想了解降水星為什么這么受重視，首先要來了解一下降水。

降水是地球能量和水循環(huán)的重要過程，對農(nóng)業(yè)、人們的日常出行等都有很大的影響，了解降水的情況可以幫助人們更好地安排生產(chǎn)生活。古代的人們?yōu)榱肆私饨邓l(fā)展了骨甲、尺子丈量、報雨澤制度等等。如今，世界各國也還是離不開對降水的觀測。我們經(jīng)常會抱怨天氣預(yù)報不夠準(zhǔn)確，其中一個原因就是氣象觀測能力還需要加強，有了精確的觀測，才可能有精確的預(yù)報。為了解決這個問題，“降水星”逐步走上了氣象觀測的舞臺?！敖邓恰比Q是降水測量衛(wèi)星，可不要誤會成能夠從太空進(jìn)行降水的衛(wèi)星。有了它，就像有了空中的“千里眼“，能夠在太空中大范圍地監(jiān)測降水。不過，這顆星從衛(wèi)星平臺到遙感儀器，研制難度都非常大。從2006年起，我們國家就開始了降水星的技術(shù)攻關(guān)和研制工作，直到2023年成功發(fā)射，可謂是“十七年磨一劍”。

那么降水星的發(fā)射，給我們帶來了什么新能力呢？

在發(fā)射降水星之前，我們主要是通過放置在地面的雷達(dá)、雨量計等儀器設(shè)備來觀測降水的。這些設(shè)備因為受到地形影響，覆蓋上是有限的，很難覆蓋廣闊的海面、高山、沙漠等地區(qū)；而衛(wèi)星在監(jiān)測這些區(qū)域方面具有獨特的優(yōu)勢。那是不是要把功能強大的儀器設(shè)備搬到衛(wèi)星上，實現(xiàn)衛(wèi)星與地面的強強聯(lián)合呢？研制降水星的目的就在于此，降水星就如同一個可以對大氣降水進(jìn)行監(jiān)測的CT掃描儀，自太空向地面實現(xiàn)對大氣降水的立體三維探測。這是我們國家第一顆降水衛(wèi)星，第一次實現(xiàn)在衛(wèi)星上通過主被動微波聯(lián)合的手段測量降水系統(tǒng)三維結(jié)構(gòu)、第一次實現(xiàn)衛(wèi)星上被動微波輻射計的成像和探測一體化設(shè)計。降水星凝聚了好多項突破、好多項第一。

那降水星是如何實現(xiàn)更精準(zhǔn)的降水觀測的呢？

為了達(dá)到最佳的觀測目的，降水星攜帶了好幾臺儀器，有主動微波儀器、被動微波儀器、光學(xué)成像儀器等，各具十八般武藝，協(xié)同合作，優(yōu)勢補充。降水星的頂梁柱-降水雷達(dá)具備高超的分層觀測能力，自上而下獲取降水的精細(xì)三維結(jié)構(gòu)信息，好比給大氣降水做CT掃描。這臺儀器是我們國家第一次攻關(guān)研制，技術(shù)指標(biāo)整體上達(dá)到了國際先進(jìn)水平。通過設(shè)計兩種雷達(dá)工作頻段，相當(dāng)于兩把不同刻度的精密的測雨尺，來準(zhǔn)確地測量大雨和小雨，還可以進(jìn)一步分辨出降水的具體狀態(tài)，比如是液態(tài)的水滴還是固態(tài)的冰晶。我們通過主動降水探測、被動微波降水遙感和紅外儀器的降水估計，可以幫助氣象學(xué)家精密地監(jiān)測降水，并對未來的降水進(jìn)行更精確的天氣預(yù)報。這對于我國強降水監(jiān)測預(yù)報預(yù)警、降水機(jī)理研究和支撐人工影響天氣業(yè)務(wù)，具有非常重要的意義。

目前降水星正處于在軌測試階段，測試結(jié)束后就會向公眾發(fā)布數(shù)據(jù)產(chǎn)品，幫助用戶更深入地理解降水系統(tǒng)的三維結(jié)構(gòu)與機(jī)理。也將進(jìn)一步發(fā)揮低軌氣象衛(wèi)星組網(wǎng)觀測的優(yōu)勢，在氣象災(zāi)害監(jiān)測領(lǐng)域向世界貢獻(xiàn)中國智慧和風(fēng)云方案。

本文為科普中國·星空計劃扶持作品

作者：商建

審核：王博 中國衛(wèi)星導(dǎo)航定位協(xié)會副秘書長

出品：中國科協(xié)科普部

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