靜止氣象衛(wèi)星是在赤道上空地球同步軌道上工作的氣象衛(wèi)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(qū)域，對同一目標地區(qū)進行持續(xù)不斷的氣象觀測。它的優(yōu)點是對局部地區(qū)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(tǒng)，主要用于天氣分析特別是中尺度強對流天氣的預警和預報。
特點與規(guī)則
軌道特點
如果把同步衛(wèi)星發(fā)射到赤道平面內，而且衛(wèi)星在軌道上轉一圈的時間和地球自轉的時間一樣，這樣衛(wèi)星總是待在赤道上空的某處，從地面上看衛(wèi)星在空中靜止不動，這樣的衛(wèi)星稱為地球靜止衛(wèi)星。當地球同步衛(wèi)星的軌道傾角為0時，便成為地球靜止衛(wèi)星。
運轉規(guī)則
地球靜止衛(wèi)星的周期要非常精確，周期大了衛(wèi)星要向西漂移，周期小了衛(wèi)星將向東漂移。從靜止衛(wèi)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(wèi)星，合可以覆蓋全球，通訊、廣播常用這種衛(wèi)星。
簡介
靜止氣象衛(wèi)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(qū)域，可以對同一目標地區(qū)進行持續(xù)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衛(wèi)星。它是衛(wèi)星氣象觀測系統(tǒng)的空間部分。衛(wèi)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，并將它們轉換成電信號傳送到地面。地面臺站將衛(wèi)星送來的電信號復原繪制成各種云層、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(wèi)星可以對地球近1/3的地區(qū)(約1億平方千米)連續(xù)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)取得較小范圍的觀測資料，資料可實時送回地面，這對于監(jiān)視災害天氣特別有利。
發(fā)展與應用
國內的發(fā)展
按照目前確定的我國地球靜止氣象衛(wèi)星的發(fā)展計劃，中國第一代地球靜止氣象衛(wèi)星將分為三個批次：01批衛(wèi)星包括兩顆星FY-2A和FY-2B，屬于試驗型地球靜止氣象衛(wèi)星；02批有三顆衛(wèi)星FY-2C、FY-2D和FY-2E，為業(yè)務型地球靜止氣象衛(wèi)星；03批預計有兩顆星FY-2F和FY-2G，衛(wèi)星性能將在02批衛(wèi)星的基礎上有適當改進。增加03批衛(wèi)星計劃的主要目的是確保在軌運行的第一代地球靜止氣象衛(wèi)星向第二代靜止氣象衛(wèi)星實現(xiàn)連續(xù)、穩(wěn)定的過渡。整個第一代地球靜止氣象衛(wèi)星在軌運行并提供應用服務的時間到2015年前后。
到2007年為止中國已成功發(fā)射四顆地球靜止氣象衛(wèi)星，其中01批兩顆衛(wèi)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，并提供應用服務的是02批前兩顆衛(wèi)星FY-2C和FY-2D，分別于2004年10月19日和2006年12月8日發(fā)射成功。相對01批衛(wèi)星，02批衛(wèi)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(wèi)星在春、秋分前后進入地影期間對全星供電，星上儀器不關機。
隨著FY-2D的發(fā)射，我國靜止氣象衛(wèi)星系統(tǒng)首次形成了雙星觀測模式，汛期期間能夠提供中國大陸區(qū)域15分鐘間隔的云圖動畫，大大提高了氣象衛(wèi)星云圖的時效。
風云二號06星（FY-2E）于2008年年底發(fā)射，用于替代已經超期服役的FY-2C。
風云四號氣象衛(wèi)星是我國第二代靜止氣象衛(wèi)星，主要發(fā)展目標是：衛(wèi)星姿態(tài)穩(wěn)定方式為三軸穩(wěn)定，提高觀測的時間分辨率和區(qū)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(tǒng)的監(jiān)測能力；發(fā)展大氣垂直探測和微波探測，解決高軌三維遙感；發(fā)展極紫外和X射線太陽觀測，加強空間天氣監(jiān)測預警。風云四號衛(wèi)星計劃發(fā)展光學和微波兩種類型的衛(wèi)星。
據(jù)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(qū)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(qū)域覆蓋我國西部、印度洋、紅海和中東地區(qū)并西接歐洲，東部星觀測區(qū)域覆蓋我國中東部、擴大到廣大太平洋地區(qū)。微波探測衛(wèi)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(wèi)星將在“十一五”期間完成型號立項，并進入研制，在“十二五”發(fā)射試驗衛(wèi)星，完成對試驗衛(wèi)星的評估和明確業(yè)務衛(wèi)星技術狀態(tài)，“十三五”發(fā)射風云四號氣象衛(wèi)星業(yè)務衛(wèi)星并接替風云二號氣象衛(wèi)星業(yè)務的任務。
“風云四號”是第二代靜止氣象衛(wèi)星，由上海航天局的“風云二號”總設計師李卿領銜設計，充分考慮海洋、農業(yè)、林業(yè)、水利以及環(huán)境、空間科學等領域的需求，以實現(xiàn)綜合利用。據(jù)透露，“風云四號”衛(wèi)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(wèi)星，目前已經制定了《“十一五”和2020年前我國氣象衛(wèi)星發(fā)展規(guī)劃》。根據(jù)這個規(guī)劃，目前，我國正在研制和發(fā)展下一代的靜止氣象衛(wèi)星風云四號氣象衛(wèi)星。風云四號靜止氣象衛(wèi)星的研制，完全瞄準國際先進水平。預期在不遠的將來，我國的氣象衛(wèi)星技術和水平將實現(xiàn)更大的突破和跨越。
國外的發(fā)展
美國第一顆業(yè)務靜止氣象衛(wèi)星GOES-1于1975 年10 月發(fā)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(wèi)星姿態(tài)控制仍為自旋穩(wěn)定，裝載了VISSR 大氣探測器(VAS)；GOES-8 以后為第三代(稱GOES I ～ M)，衛(wèi)星姿態(tài)控制改為三軸穩(wěn)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(wèi)星的第一顆(GOES-8)于1994 年4 月13 日發(fā)射，10 月投入業(yè)務運行，定位于75°W。新一代靜止氣象衛(wèi)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(qū)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(tǒng)的監(jiān)視是十分有意義的。GOES-9 于1995 年5月發(fā)射，起先作為業(yè)務衛(wèi)星運行，定位于135°W，1998 年夏季發(fā)現(xiàn)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 于1997 年4 月25 日發(fā)射，定位于135°W，與GOES-8 一起作為業(yè)務衛(wèi)星，維持著雙星運行的觀測系統(tǒng)。
2016年，美國航空航天局于當?shù)貢r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(wèi)星GOES-R發(fā)射升空。這顆新衛(wèi)星由美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）負責管理，主要用于天氣觀測與預報。新衛(wèi)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光輻射度傳感器、空間環(huán)境現(xiàn)場監(jiān)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(shù)的高分辨率觀測。GOER-S衛(wèi)星將提供西半球的連續(xù)圖像和大氣測量、閃電數(shù)據(jù)和空間天氣監(jiān)測數(shù)據(jù)。據(jù)NOAA網站，衛(wèi)星性能將有較大提高，譜信息的數(shù)量提高3倍，空間分辨率提高4倍，對高影響天氣覆蓋時間掃描速度提高5倍。GOER-S衛(wèi)星能夠以30秒的間隔連續(xù)拍照，遠比現(xiàn)在的GOES拍照頻率要高。據(jù)悉，在2018年，美國還將發(fā)射GOES-S氣象衛(wèi)星，能夠提供更多西半球天氣信息。
日本自1977 年7 月發(fā)射GMS 衛(wèi)星以來，總共發(fā)射5 顆衛(wèi)星，GMS-5 于1995 年3月發(fā)射，定位于140°E，GMS 衛(wèi)星20 多年來總共發(fā)射5 顆，相當穩(wěn)定可靠，目前GMS-5衛(wèi)星最大的問題是掃描鏡馬達潤滑劑的堆積，日本正嚴密監(jiān)視掃描鏡的扭矩，并改變掃描范圍以防止堆積加劇。GMS-5 衛(wèi)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(shù)據(jù)收集平臺(33 個國際通道和100 個國內通道)和搜索救援系統(tǒng)。
下一代日本靜止氣象衛(wèi)星MTSAT 是氣象和航空管制的多用途衛(wèi)星，仍定位于140°E，壽命5 年(氣象探測)至10 年(航空管制)。MTSAT-1 于1999 年11 月發(fā)射失敗，替補的MTSAT-1R 將于2003 年發(fā)射；MTESAT-2 與MTSAT-1 幾乎完全一樣，計劃于2004 年發(fā)射，2005 年春投入運行。與GMS 衛(wèi)星比較，MTSAT 的姿態(tài)控制、掃描輻射器和數(shù)據(jù)傳輸將有重大變化。
俄羅斯第一顆靜止氣象衛(wèi)星于1994 年11 月發(fā)射成功，它是三軸姿態(tài)穩(wěn)定的衛(wèi)星，定位于76°E 。衛(wèi)星發(fā)射后姿態(tài)控制出現(xiàn)故障，采用補救措施后大體能正常工作。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。
參考資料 >
風云二號收官 書寫風云新篇 我國第一代靜止軌道氣象衛(wèi)星工程最后一顆星成功發(fā)射.中國氣象局.2024-06-16