11月15日2时35分，由中国航天科技集团八院抓总研制的风云三号D星在太原卫星发射中心升空。作为“老番号”中的新成员，该卫星增添了不少新本领，不仅能穿云透雾，还能观测极光。它将使我国天气预报的精确度和时效性得到进一步提升。

能对温室气体

进行高精度观测

风云三号D星总指挥兼总师高火山介绍，该卫星装载了10台（套）遥感探测仪器，其中红外高光谱大气探测仪、高光谱温室气体监测仪、广角极光成像仪和电离层光度计为全新研制产品，可帮助卫星实现全球、全天候、多谱段、三维和定量探测。

“新增的这些遥感仪器可以逐步满足气象领域对不断提高大气探测精度、增加温室气体监测能力、增强空间环境综合探测能力的新需求。”八院509所风云三号卫星副总设计师朱维说。

其中，红外高光谱大气探测仪可以测量大气在不同光谱通道的辐射值，再定量反演得到全球大气温、湿度的三维分布，为数值天气预报提供基础数据，服务全球气候变化监测和评估。

高光谱温室气体监测仪能对全球主要温室气体二氧化碳、甲烷以及一氧化碳等气体柱总量进行高精度探测，有助于全球温室气体排放、温室气体源和汇分析、温室气体与气候变化关系等科学研究。

广角极光成像仪和电离层光度计，则分别用于获得磁层不同区域的时空信息和电离层电子总含量等参数、电离层赤道异常区的二维精细结构、准确定位极光边界等。

据国防科工局系统工程司副司长赵坚介绍，风云三号D星交付使用后，也将与在轨风云三号卫星组网观测，使全球数值天气预报更新时效提升到4小时，气象灾害监测时效提高近1倍，模式预报精度提高3%左右，并更容易捕捉到暴雨、强对流等生命周期较短的灾害性天气过程。

地面应用系统

首次实现南北极建站

“风云三号D星，可谓第一个享受到‘5+2’模式的极轨气象卫星。除了原先的几个地面站，喀什站和南极站也会正式‘上岗’，这将保证它的数据更好更快地接收下来。”15日，风云三号卫星地面应用系统总指挥、国家卫星气象中心副主任张鹏接受科技日报记者采访时透露。

卫星要用得好，一个重要前提是它的数据能下得来、收得到，这就需要卫星地面站来“帮忙”。我国幅员辽阔，如果只建一个接收站，那么离接收站较远地区的观测信息就无法实时下传了。最好的办法，就是让地面站“镇守四方”。此前，风云三号家族的地面站实行“4+1”模式：国内有佳木斯、乌鲁木齐、北京和广州4个地面站，国外有靠近北极的瑞典基律纳站。张鹏介绍，“5+2”模式将使国内观测数据的接收时效更强。

“要使境外观测资料高时效传到国内，在南北极建卫星接收站便成了优选方案。”张鹏说，此前，我国在北纬68°左右的瑞典基律纳建了卫星接收站，开启了我国在海外建遥感卫星接收站的先河。无论在地球哪个角落的观测数据，最慢需要4个小时可下传。

目前，这样的模式可以保证常规气象服务。但是出现紧急情况时，卫星数据越快传到国内越好。如此，南极卫星站应运而生。

据风云三号卫星地面应用系统总设计师杨忠东介绍，针对风云三号D星，我国与挪威合作，于今年完成了东南极洲毛德皇后地Troll气象卫星地面站（简称南极站）的建设。原来最迟4个小时的接收时效，一下子缩短至1个多小时。

90%全球观测数据

可80分钟内传回国内

“风云三号D星是国内首颗利用南极卫星数据接收站接收数据的对地遥感卫星。”该卫星地面应用系统总指挥、国家卫星气象中心副主任张鹏说，其90%的观测数据，能在观测后80分钟内传回国内，传输速率增加了30%。

随着天上的卫星越来越多，地面也需要更多的天线来保证数据接收。目前，风云三号系列卫星数据接收天线也从7部增加到15部。此外，风云三号D星是目前国内光谱分辨率最高的卫星之一，这也意味着它的资料传输量非常大。此前卫星资料的星地下传速率是360兆，而风云三号D星的下传速率是480兆。星地之间数据下传能力在原有基础上提高了三分之一。

“卫星资料的计算和存储能力也有了进一步的提升。在风云三号D星发射之前，计算能力只有40TFLOPS（每秒万亿次浮点运算），现在扩展至700TFLOPS，在原有基础上提高了17.5倍。面对卫星海量数据，存储能力从10pb提高到80pb，数据存储能力增加了近10倍。”杨忠东说。

怎样满足

风云卫星的“洁癖”

1988年9月，我国第一颗气象卫星风云一号A星成功入轨，但它搭载的红外相机信号却严重衰减乃至失效。分析发现，原因是卫星在地面吸附了环境中的水汽，入轨后在宇宙真空环境下释放，造成了水汽污染。

从此，人们意识到了风云卫星有“洁癖”。

11月15日发射的风云三号D星更是如此。该卫星携带的大量红外遥感仪器，都十分害怕水汽污染，湿润的空气对它来说堪称“致命”。这给位于上海的风云系列卫星抓总研制单位——中国航天科技集团八院带来了难题：怎样满足卫星的“洁癖”？

“风云卫星总装厂房的洁净度优于十万级甚至一万级。”八院812所总装中心主任陈小弟表示，一般来说生产药品的厂房才能达到这个标准。哪怕在梅雨季节，室外湿度超过95%，厂房内的湿度也会维持在30%至45%之间；厂房里温度始终保持在20摄氏度左右。同时，厂房里时刻维持正压环境，内部空气可以外流，外部空气无法进入，除尘系统也不间断运作，确保卫星能有洁净、舒适的环境。

风云三号D星上有几个对污染源非常敏感的器件。例如红外相机里的辐冷控制器，除了对温湿度有要求，还要通过高纯氮气正压保持的方法对它单独保护，确保外界污染源无法进入。

另一种敏感器件是星上活动部件，例如太阳翼驱动机构中的轴承。为保证轴承正常运行，卫星上采用了固体润滑方式，可是如果有灰尘或颗粒污染，达到一定程度后轴承就会被卡住。“我们要求对轴承内不间断地吹高纯氮气，确保其内部的正压环境，让外部空气无法进入，以此帮助卫星在天上飞得更久一点。”陈小弟说。

完成总装后，风云三号D星是乘火车前往太原卫星发射中心的，旅途中防污染管控同样重要，而卫星包装箱起到了关键作用。据卫星主任工艺师张伟介绍，总装团队设计了自带减震功能的包装箱，能像磁悬浮一般让卫星“浮”在里面，免受振动冲击。同时，箱内通过维持正压来控制温湿度，并能以数字化方式对环境数据和卫星状态进行监测。

目前，八院已建立了一套完整、可操作的防污染体系。下一步，该院将融合互联网技术，实现环境参数的数据集中采集与远程动态管理，进一步提升卫星产品的防污染保障水平。