靜止氣象衛星

靜止氣象衛星是在赤道上空地球同步軌道上工作的氣象衛星，在地球赤道上空約35800公里，與地球自轉同步運行，相對地球靜止，可以觀測地球表面三分之一的固定區域，對同一目標地區進行持續不斷的氣象觀測。它的優點是對局部地區可進行15－30分鐘高頻次的觀測，可以捕捉到快速變化的天氣系統，主要用於天氣分析特別是中尺度強對流天氣的預警和預報。

基本介紹

• 中文名：靜止氣象衛星
• 外文名：Static weather satellite
• 別名：地球同步軌道氣象衛星
• 優點：觀測頻次高
• 軌道高度：在地球赤道上空約35800公里
• 作用：氣象觀測
• 型號：美國GOES-R，中國風雲-2

地球靜止衛星

軌道特點

如果把同步衛星發射到赤道平面內，而且衛星在軌道上轉一圈的時間和地球自轉的時間一樣，這樣衛星總是待在赤道上空的某處，從地面上看衛星在空中靜止不動，這樣的衛星稱為地球靜止衛星。當地球同步衛星的軌道傾角為0時，便成為地球靜止衛星。

運轉規則

地球靜止衛星的周期要非常精確，周期大了衛星要向西漂移，周期小了衛星將向東漂移。從靜止衛星上能看到地球上40%的面積，這樣在赤道上空有三顆互成120度角的靜止衛星，合可以覆蓋全球，通訊、廣播常用這種衛星。

靜止氣象衛星

靜止氣象衛星在地球赤道上空約35800公里，與地球自轉同步運行，相對地球靜止，可以觀測地球表面三分之一的固定區域，可以對同一目標地區進行持續不斷的氣象觀測。從外層空間對地球及其大氣層進行氣象觀測的人造地球衛星。它是衛星氣象觀測系統的空間部分。衛星攜帶有各種氣象遙感儀器，能夠接收和測量地球及其大氣層的可見光、紅外與微波輻射，並將它們轉換成電信號傳送到地面。地面台站將衛星送來的電信號復原繪製成各種雲層、地表和洋面圖片；再經進一步的處理和計算，即可得出各種氣象資料。地球靜止軌道氣象衛星可以對地球近1/3的地區(約1億平方千米)連續進行氣象觀測，一般每30分鐘可獲得一次觀測資料，還可用更短的時間間隔(5～15分鐘)取得較小範圍的觀測資料，資料可實時送回地面，這對於監視災害天氣特別有利。

發展與套用

中國靜止氣象衛星的發展

按照目前確定的我國地球靜止氣象衛星的發展計畫，中國第一代地球靜止氣象衛星將分為三個批次：01批衛星包括兩顆星FY-2A和FY-2B，屬於試驗型地球靜止氣象衛星；02批有三顆衛星FY-2C、FY-2D和FY-2E，為業務型地球靜止氣象衛星；03批預計有兩顆星FY-2F和FY-2G，衛星性能將在02批衛星的基礎上有適當改進。增加03批衛星計畫的主要目的是確保在軌運行的第一代地球靜止氣象衛星向第二代靜止氣象衛星實現連續、穩定的過渡。整個第一代地球靜止氣象衛星在軌運行並提供套用服務的時間到2015年前後。

中國第一顆靜止氣象衛星——風雲二號

到2007年為止中國已成功發射四顆地球靜止氣象衛星，其中01批兩顆衛星FY-2A和FY-2B已停止工作，脫離了地球同步軌道。目前在軌運行，並提供套用服務的是02批前兩顆衛星FY-2C和FY-2D，分別於2004年10月19日和2006年12月8日發射成功。相對01批衛星，02批衛星技術性能有較大改進，主要包括星載掃描輻射計由01批的三通道增加到5通道，若干主要技術指標也有所提高；02批增加了星上蓄電池供電能力，以保證衛星在春、秋分前後進入地影期間對全星供電，星上儀器不關機。
隨著FY-2D的發射，我國靜止氣象衛星系統首次形成了雙星觀測模式，汛期期間能夠提供中國大陸區域15分鐘間隔的雲圖動畫，大大提高了氣象衛星雲圖的時效。
風雲二號06星（FY-2E）於2008年年底發射，用於替代已經超期服役的FY-2C。

風雲四號氣象衛星是我國第二代靜止氣象衛星，主要發展目標是：衛星姿態穩定方式為三軸穩定，提高觀測的時間解析度和區域機動探測能力；提高掃描成像儀性能，以加強中小尺度天氣系統的監測能力；發展大氣垂直探測和微波探測，解決高軌三維遙感；發展極紫外和X射線太陽觀測，加強空間天氣監測預警。風雲四號衛星計畫發展光學和微波兩種類型的衛星。

中國第二代靜止氣象衛星——風雲四號

據悉，經過多次論證，多通道可見光紅外掃描成像儀和紅外高光譜探測儀（干涉式大氣垂直探測儀）以及星地相關技術的科技攻關，已取得了較大進展。

我國幅員遼闊，國土東西跨度超過60度，隨著我國資源和安全對信息區域擴大的需求，光學星按照東、西雙星進行空間軌道布局（雙星運行），西部星觀測區域覆蓋我國西部、印度洋、紅海和中東地區並西接歐洲，東部星觀測區域覆蓋我國中東部、擴大到廣大太平洋地區。微波探測衛星單星運行，定點在在能覆蓋我國國土為主的最佳空間軌道位置。光學衛星將在“十一五”期間完成型號立項，並進入研製，在“十二五”發射試驗衛星，完成對試驗衛星的評估和明確業務衛星技術狀態，“十三五”發射風雲四號業務衛星並接替風雲二號業務的任務。

“風雲四號”是第二代靜止氣象衛星，由上海航天局的“風雲二號”總設計師李卿領銜設計，充分考慮海洋、農業、林業、水利以及環境、空間科學等領域的需求，以實現綜合利用。據透露，“風雲四號”衛星主要探測儀器為10通道二維掃描成像儀、干涉型大氣垂直探測器、閃電成像儀、CCD相機和地球輻射收支儀，地球圓盤圖成像時間為15分鐘。

我國一貫高度重視和支持氣象衛星，目前已經制定了《“十一五”和2020年前我國氣象衛星發展規劃》。根據這個規劃，目前，我國正在研製和發展下一代的靜止氣象衛星風雲四號。風雲四號靜止氣象衛星的研製，完全瞄準國際先進水平。預期在不遠的將來，我國的氣象衛星技術和水平將實現更大的突破和跨越。

國外靜止氣象衛星的發展

美國第一顆業務靜止氣象衛星GOES-1於1975 年10 月發射，迄今已經歷了三代。GOES-1 至GOES-3 為第一代，裝載了可見光紅外自旋掃描輻射器(VISS R)；GOES-4至GOES-7 為第二代，衛星姿態控制仍為自旋穩定，裝載了VISSR 大氣探測器(VAS)；GOES-8 以後為第三代(稱GOES I ～ M)，衛星姿態控制改為三軸穩定，裝載了成像儀和獨立的大氣垂直探測器。美國第三代靜止氣象衛星的第一顆(GOES-8)於1994 年4 月13 日發射，10 月投入業務運行，定位於75°W。新一代靜止氣象衛星觀測能力有重大飛躍，其成像儀有5 個通道，垂直探測儀有19 個通道，成像與垂直探測相互獨立且同時進行，其探測區域可在東西、南北兩個方向靈活控制，觀測頻次大為增加。這些功能對改進中小尺度天氣系統的監視是十分有意義的。GOES-9 於1995 年5月發射，起先作為業務衛星運行，定位於135°W，1998 年夏季發現動量輪潤滑嚴重不足，可能即將失效，因此將它移到105°W 作為備份星。GOES-10 於1997 年4 月25 日發射，定位於135°W，與GOES-8 一起作為業務衛星，維持著雙星運行的觀測系統。

2016年，美國國家航空航天局於當地時間11月19日在佛羅里達州卡納拉爾角空軍站將新一代靜止氣象衛星GOES-R發射升空。這顆新衛星由美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）負責管理，主要用於天氣觀測與預報。新衛星裝載有先進基準圖像儀（ABI）、地球靜止閃電測繪儀（GLM）、極紫外線X光輻射度感測器、空間環境現場監測器（SEISS）、磁強計、日光紫外線成像儀，可以進行風速、降水率、積雪、閃電等天氣參數的高解析度觀測。GOER-S衛星將提供西半球的連續圖像和大氣測量、閃電數據和空間天氣監測數據。據NOAA網站，衛星性能將有較大提高，譜信息的數量提高3倍，空間解析度提高4倍，對高影響天氣覆蓋時間掃描速度提高5倍。GOER-S衛星能夠以30秒的間隔連續拍照，遠比現在的GOES拍照頻率要高。據悉，在2018年，美國還將發射GOES-S氣象衛星，能夠提供更多西半球天氣信息。

美國發射新一代靜止氣象衛星GOES-R

日本自1977 年7 月發射GMS 衛星以來，總共發射5 顆衛星，GMS-5 於1995 年3月發射，定位於140°E，GMS 衛星20 多年來總共發射5 顆，相當穩定可靠，目前GMS-5衛星最大的問題是掃描鏡馬達潤滑劑的堆積，日本正嚴密監視掃描鏡的扭矩，並改變掃描範圍以防止堆積加劇。GMS-5 衛星的主要有效載荷為：4 通道可見光和紅外掃描輻射器(表2a)、數據收集平台(33 個國際通道和100 個國內通道)和搜尋救援系統。

日本MTSAT-2氣象衛星

下一代日本靜止氣象衛星MTSAT 是氣象和航空管制的多用途衛星，仍定位於140°E，壽命5 年(氣象探測)至10 年(航空管制)。MTSAT-1 於1999 年11 月發射失敗，替補的MTSAT-1R 將於2003 年發射；MTESAT-2 與MTSAT-1 幾乎完全一樣，計畫於2004 年發射，2005 年春投入運行。與GMS 衛星比較，MTSAT 的姿態控制、掃描輻射器和數據傳輸將有重大變化。

俄羅斯第一顆靜止氣象衛星於1994 年11 月發射成功，它是三軸姿態穩定的衛星，定位於76°E 。衛星發射後姿態控制出現故障，採用補救措施後大體能正常工作。遺憾的是掃描輻射器可見光通道因光學設計錯誤一直未能獲得圖像，水汽通道也在試驗之中，因此，目前只能獲得紅外圖像。