风云四号科研试验卫星简介

风云四号是我国新一代静止气象卫星，装载多种观测仪器，包括先进的静止轨道辐射成像仪、干涉式大气垂直探测仪、闪电成像仪和空间环境监测仪器等。

风云四号卫星采用SAST5000平台，六面柱体结构，具有对地面积大、质心低等优点。采用单太阳电池翼方案，预留完整的对应一侧用作载荷辐射制冷器的散热面。采用三轴稳定姿态控制，与自旋稳定方式平台相比可显著提高对地观测效率，并为大气垂直探测和闪电观测提供必备条件。采用双总线体制，星务管理由低速1553B总线实现，载荷观测数据采用Space-Wire总线传输，配置灵活、可靠性高。卫星平台包括结构、热控、姿轨控、推进、电源、测控、数管、总体电路、数传、转发、数据收集等分系统。风云四号卫星设计寿命7年，发射质量约5400kg。

风云四号科研试验卫星工程简介

风云四号科研试验卫星工程于2010年3月经报请国务院批准，开展立项研制。包括卫星、运载火箭、发射场、测控和地面应用共五个系统。

1. ——卫星系统研制任务由航天科技集团公司负责，其中，航天科技集团公司第八研究院负责卫星系统总体设计、有关分系统研制和卫星总装、总测及试验。航天科技集团公司第五研究院负责闪电成像仪及数传、转发等服务载荷和推进、姿轨控分系统研制。中国科学院负责先进的静止轨道辐射成像仪、干涉式大气垂直探测仪和空间环境监测仪器研制。
2. ——运载火箭由航天科技集团公司负责，航天科技集团公司第一研究院承担研制生产任务。
3. ——发射场系统和测控系统由中国卫星发射测控系统部负责，分别由西昌卫星发射中心承担运载火箭测试，并执行发射任务；由航天测控网完成运载和卫星从起飞到全寿命工作过程中规定的测控任务。
4. ——地面应用系统由中国气象局负责，国家卫星气象中心承担建设任务，包括：卫星业务运行控制及安全管理，数据接收、预处理、产品处理、存档、分发服务、应用（含示范应用）；会同研制单位对卫星研制进行技术和质量监督；组织实施有效载荷的外场试验、卫星与地面应用系统的联试、卫星在轨测试与评价。

2016年12月11日，风云四号科研试验卫星在西昌卫星发射中心成功发射，12月17日定点于东经99.5度赤道上空静止轨道位置，并正式命名为风云四号A星（又称FY-4A）。经国家国防科技工业局批准，自12月26日起，中国气象局和航天科技集团公司联合组织开展风云四号A星在轨测试工作。至今风云四号A星所搭载的观测仪器已全部开机，卫星技术状态良好、工作稳定。经初步测试和调试，已获取了全部仪器的观测数据，标志着在轨测试工作进展顺利并取得了初步成果。

风云四号卫星主要任务如下：

1. 获取地球表面和云的多光谱、高精度定量观测数据和图像，其中包括高频次的区域图像。全面提高对地球表面和大气物理参数的多光谱、高频次、定量探测能力；最高分辨率500米，具有15分钟完成一次全圆盘观测的能力。可以实现1分钟1次区域观测（1000km × 1000km），极大提高对中小尺度和灾害性天气系统的监测能力。
2. 实现大气温度和湿度参数的垂直结构观测，为区域数值预报提供大气探测参数。
3. 实现闪电成像观测，获取观测覆盖区范围内的闪电分布图,增加对强对流天气的监测手段。
4. 利用星载转发器进行卫星图像、遥感数据、产品的广播分发和灾害性天气警报信息发布。
5. 利用数据收集系统自动收集多种地球环境参数资料。
6. 监测太阳活动和空间环境，为空间天气预报业务和研究提供观测数据。

风云四号卫星先进性

与目前我国在轨业务运行的风云二号（FY-2）系列卫星相比，风云四号（FY-4）卫星是具有划时代意义的新一代静止气象卫星，卫星与有效载荷的整体性能都大幅优于FY-2系列卫星。主要的功能亮点表现在实现了静止轨道上的三维大气廓线探测和闪电时空分布探测，这些必将为我国未来的天气监测服务提供强有力的卫星观测支撑。

相比风云二号静止卫星，风云四号卫星除新增大气垂直探测和闪电观测功能外，装载的先进的静止轨道辐射成像仪和空间天气仪器显著提升了性能，先进的静止轨道辐射成像仪的成像观测通道从5个扩展到14个，全圆盘图像观测时间从半小时缩短到15分钟，最高空间分辨率从1.25km提高到500米。

	FY-4科研试验星	FY-2业务卫星
卫星平台稳定方式	三轴稳定	自旋稳定
卫星在轨工作寿命	设计寿命7年，5年考核	设计寿命3年
对地观测效率	优于85%	约5%
对地观测方式	成像探测＋垂直探测+闪电	成像探测
主要有效载荷	先进的静止轨道辐射成像仪	5通道辐射计
	波段覆盖：0.45-13.8μm	波段覆盖：0.55-12.5μm
	空间分辨率：0.5-4km	空间分辨率：1.25-5km
	全圆盘观测时间：15分钟	全圆盘观测时间：30分钟
	观测区域：灵活可调	观测区域：相对固定
	干涉式大气垂直探测仪	无
	波段范围：700-1130cm-1、1650-2250cm-1
	光谱分辨率：0.8cm-1、1.6cm-1
	空间分辨率：16km
	闪电成像仪	无
	探测波段：777.4±0.5nm
	探测器大小：2×300mm×400mm
	空间分辨率：7.8km
	覆盖范围：中国及周边
	空间环境监测仪器	空间环境监测仪器包
	空间粒子探测＋磁场探测	空间粒子探测

与国际同类卫星相比（详见下表），风云四号A星装载的先进的静止轨道辐射成像仪，其14个成像通道与国际水平相当。装载的干涉式大气垂直探测仪在世界上首次实现了静止轨道红外高光谱探测，可以获取大气温湿度三维结构，处于国际领先水平。风云四号装载的闪电成像仪首次实现了对亚洲大洋洲区域的静止轨道闪电持续观测。国外只有美国新一代静止轨道气象卫星GOES-R搭载了闪电成像仪对西半球美洲区域进行观测。

		风云四号（FY-4） （中国）	GOES-R （美国）	Himawari-8 （日本）
成像观测	空间分辨率	可见光/近红外：0.5~1km 红外：2~4km	可见光/近红外：0.5~1km 红外：2km	可见光/近红外：0.5~1km 红外：2km
	时间分辨率	15分钟	5分钟	10分钟
	波段数量	14	16	16
	探测精度	0.2K（实测优于0.1K）	0.1K	0.1K
垂直探测	光谱范围	长波：700~1130cm-1（8.85~14.29μm） 中波：1650~2250cm-1（4.44~6.06μm）	无	无
	通道数量	1650（实测）
	光谱分辨率	0.625cm-1（实测）
	空间分辨率	16km
闪电探测		中心波长：777.4nm 时间分辨率：2ms	中心波长：777.4nm 时间分辨率：2ms	无
空间探测		粒子/磁场/X射线	粒子/磁场/对日成像	无

风云四号地面应用系统

风云四号科研试验卫星地面系统总体分布如下图所示。

地面应用系统中的数据获取和测控系统、任务管理与控制系统、定位与配准系统、定标与真实性检验系统、产品生成系统、计算机网络系统等系统建在北京气象卫星地面站内。数据服务系统、应用示范系统、空间天气系统建在国家卫星气象中心大楼内，在大楼的二层机房内建有卫星运行指挥控制中心，对我国在轨运行的极轨和静止气象卫星进行状态监视、任务管理、应急处理及指挥控制。在广州站建设包括数据获取和测控需要在科研试验卫星阶段进行验证的部分系统，在业务卫星发射前进行扩充建设。

为了满足对静止气象卫星数据高时效性要求用户的应用，将在全国各省气象局设立高速数据接收利用站。风云四号数据广播系统采用DVB/S2体制广播数据，国内外用户主要用7.3米天线接收其广播的HRIT-H 12Mbps数据、HRIT-V1 10Mbps数据，用2.4～3米天线接收HRIT-V2 1Mbps数据。同时，为了保证利用小型天线对卫星数据的便利获取和利用，继续通过风云四号卫星广播LRIT信息。风云四号的数据收集系统，可以收集卫星覆盖区内安装在高山、沙漠、湖泊、森林、海洋、飞机等上的数据收集平台采集的信息。

用户应用示范将根据分工分别由国家卫星气象中心、国家气象中心、国家气候中心、气象科学研究院、专业研究所、全国区域气象中心和省气象局承担相关领域应用研发任务,重点在高影响天气、数值天气预报等应用领域充分发挥风云四号卫星的优势。