觀風云、知冷暖、減災害……茫茫太空中，風云系列氣象衛星時刻“凝視”著地球。

20世紀70年代初，我國從零起步研制風云系列氣象衛星，迄今已經成功發射21顆風云氣象衛星，其中9顆在軌運行，成為世界上少數同時擁有極軌和靜止氣象衛星的國家之一。

最近，又一顆風云系列氣象衛星即將“上崗”。4月8日，中國氣象局在北京組織召開風云三號F星第一階段衛星系統的在軌測試總結評審會。專家組一致認為該星具備在軌交付及投入業務試運行條件。

近日，國家衛星氣象中心研究員、風云三號衛星地面應用系統總設計師楊忠東接受科技日報記者采訪，講述了實現“天有可測風云”背后的故事。

“負責解讀‘眼睛’看到的信息”

記者：什么是衛星地面應用系統？

楊忠東：作為風云系列氣象衛星系統工程重要組成部分，地面應用系統在衛星發射后會管理衛星平臺和遙感儀器，同時負責衛星下傳數據的接收、處理、分發和應用服務。

記者：風云系列氣象衛星地面應用系統包括哪些部分？

楊忠東：系統由數據接收與測控站、數據處理中心、數據服務系統與數據利用站組成。

這一系統在接收到衛星傳回的觀測數據后，相關計算設備會對數字信號進行處理。風云系列氣象衛星傳回的數據無法被直接使用，首先要對其進行預處理，主要包括地理定位和光譜輻射定標，再經過大氣輻射傳輸模型反演算法處理，才能得到有用的大氣變量，如溫度、濕度等天氣預報要素。

如果說風云系列氣象衛星是“眼睛”，那么地面應用系統就是“大腦”，負責解讀“眼睛”看到的信息。

記者：每顆衛星都配有地面應用系統嗎？

楊忠東：不是每顆而是每類衛星需要一個地面應用系統。氣象衛星有兩類，極軌氣象衛星和靜止氣象衛星。其中，風云一號和風云三號是極軌氣象衛星，風云二號和風云四號是靜止氣象衛星。

例如，風云三號03批有4顆氣象衛星，包括3顆太陽同步極地軌道衛星和1顆傾斜軌道降水測量衛星。這些衛星都是低軌氣象衛星，需一個地面應用系統。每顆衛星上天后，遙感儀器一天24小時、全年365天無休工作，觀測數據像江河流水般不停回傳。多一顆衛星，觀測數據會多出一倍以上，需增加計算機等基礎設備，同時還要研究新算法、新技術來處理新增數據。

記者：當前，我國衛星地面應用系統在國際上處于什么水平？

楊忠東：如今，我國已經建成全球規模最大、技術最復雜、功能最完整的氣象衛星地面應用系統，實現系統穩定可靠業務化運行，運行成功率長期保持在99%以上。

“比較偏愛風云三號D星”

記者：風云三號是極軌氣象衛星，與靜止氣象衛星有何區別？

楊忠東：極軌氣象衛星全稱是極地軌道太陽同步氣象衛星。這類衛星運行軌道平面和太陽始終呈相對固定的交角，軌道距地高度較低，一般為800公里至1000公里。觀測空間分辨率較高，每顆衛星每天可至少2次飛過地球表面任一區域，南北極區域可多達十幾次。靜止氣象衛星在距地球赤道36000公里的軌道上運行，觀測空間分辨率略低，但時間分辨率高，軌道位置相對地球保持不變。

記者：為什么風云系列同時有這兩種衛星？

楊忠東：二者承擔的觀測任務不同。極軌氣象衛星全天候沿軌道觀測地球，獲取全球觀測數據，監測大范圍自然災害，為氣候診斷和預測提供物理參數。

靜止氣象衛星最顯著特點是可以“凝視”某個區域，時刻對該區域進行高頻次不間斷觀測。目前，靜止氣象衛星觀測頻次可達分鐘級，這對天氣監測、預報來說非常重要。

記者：我國為什么發射了好幾個批次的風云三號衛星？

楊忠東：這主要有兩個原因，一是我國經濟社會發展帶來新需求，二是科技創新使工業制造能力提高。截至目前，我國共發射風云三號3個批次、共7顆衛星。第一批次發射了風云三號A、B兩顆上午、下午軌道試驗星，主要為試驗新衛星平臺、遙感儀器性能。第二批次發射了風云三號C、D兩顆上午、下午軌道業務星，風云三號D星已穩定運行超6年。第三批次是由晨昏、上午、下午和傾斜軌道上的4顆衛星構成的地球系統觀測星座。風云三號H星預計2025年發射，屆時我國將建成全球唯一的低軌氣象衛星地球系統觀測星座。

記者：您曾說“風云三號就像自己的孩子一樣”。那這些“孩子”里您最喜歡哪個？

楊忠東：個人比較偏愛風云三號D星。

記者：為什么？

楊忠東：到研發風云三號D星時，風云系列氣象衛星穩定性和可靠性問題基本都解決了。這讓地面應用系統的工程和科學信息產品業務應用效果非常好。

記者：風云三號D星有哪些看家本領？

楊忠東：它的本領可不少，不僅能夠穿云透霧“看”地球，還可以觀測極光。

風云三號D星裝了10臺（套）遙感探測儀器，其中紅外高光譜大氣探測儀、廣角極光成像儀和電離層光度計為新研制，結合已有微波溫度計和濕度計，實現全球、全天候、多譜段、高光譜探測。

記者：風云三號D星地面應用系統在提升天氣預報精確度和時效性方面有何作用？

楊忠東：風云三號D星地面應用系統有國內首個北極衛星數據接收站，90％觀測數據能夠在90分鐘內傳回地面。地面應用系統傳輸速率顯著加快，計算能力成倍增長，數據存儲能力增加了近10倍。相關觀測數據使我國天氣預報精確度和時效性進一步提升。

記者：風云三號衛星在研制過程中遇到哪些困難？

楊忠東：研制衛星首先要解決平臺問題。平臺穩定了，才能在上面搭載各種儀器。研制風云三號衛星平臺，我們大概用了十多年。

之后，我們要解決遙感儀器性能問題。風云三號A星、B星好幾臺遙感儀器都不同程度出過問題。比如，風云三號A星成像儀消旋鏡卡滯停轉。

記者：您和團隊是怎么解決的呢？

楊忠東：風云三號A星成像儀消旋鏡卡滯停轉后，我立即飛赴西安衛星測控中心，直奔測控機房和衛星總體、遙感儀器研制人員一起分析問題，研究制定解決方案，最后通過軟件消旋措施解決了這一問題。

記者：下一步，風云衛星還有哪些發射計劃？

楊忠東：風云三號04批還將發射1顆晨昏軌道衛星和1顆降水測量雷達衛星。

此外，我們計劃增加第三代極軌氣象衛星平臺的體積和重量，相當于把一居室擴大到三居室。平臺擴大后，衛星可以搭載更多、更高精度的遙感儀器。

“把合適的人放在合適的位置上”

記者：研制風云氣象衛星和地面應用系統涉及多個部門。您是如何協調各種關系的？

楊忠東：我主要是抓大放小，把握項目主線和大方向。衛星項目涉及部門較多，難免有分歧。項目初期，不同部門研究人員甚至會為一些問題吵起來，后來慢慢磨合出相處之道。

記者：為什么會吵起來？

楊忠東：主要由于專業差異。大家平時忙于工作，缺乏交流。比如，施工單位的工作人員對氣象科學了解不多，和研究團隊的“共同語言”相對少，就容易出現分歧。打個比方，科研人員說空間這個概念，通常是指三維空間，里面有X、Y、Z坐標軸。但研制單位可能將其理解為外太空，這就可能造成誤會。

記者：現在怎么樣？

楊忠東：合作久了，交流多了，默契程度就高了。事實上，風云系列氣象衛星能夠研制成功，關鍵就在于各方密切合作。

記者：目前在衛星研發領域是否存在人才短板？

楊忠東：有的，主要是缺乏衛星氣象學應用人才，特別需要地球系統科學、大氣遙感、應用數學等領域的人才。

記者：為什么特別需要數學專業人才？

楊忠東：發射風云系列氣象衛星是為了應用，而應用不能僅停留在“看圖說話”上。現在衛星基本穩定了，觀測問題也解決了。我們就要從各類高光譜譜線和云圖中總結出地球系統運行的物理規律，用數學公式和方程表達出來，再通過編程求解、實驗驗證。

記者：您如何安排團隊成員的工作？

楊忠東：把合適的人放在合適的位置上，是至關重要的。讓一個人做自己擅長的工作才容易出成果，出了成果就更有干勁，和別人合作起來會更順暢。

在氣象衛星地面應用系統技術隊伍中，每個人只負責一小部分工作，把它們合起來才能“拼”出大工程。但若其中任何一個環節出問題，都可能導致整個系統全面受影響。

記者：您怎么看出一個人適合做什么？

楊忠東：每次新人入職答辯時，我都會留意每個人的專業背景，分析其擅長領域。只要有時間，每次國家衛星氣象中心的學術沙龍、處室年終總結，我都會去聽。日積月累形成對每個人的判斷，再根據實踐考察一下“候選人”的能力，確定崗位最終人選。

記者：對青年科研人員，您有什么期望？

楊忠東：風云系列氣象衛星發展了50多年，衛星更替了兩代，人員也交替了兩代。一代衛星一代人，如今接力棒要交到年輕人手中。

經過兩代人接續奮斗，風云系列氣象衛星已進入成熟應用階段。做好應用，任重道遠。青年人一定要加強基礎理論知識學習，養成終身學習習慣，在工作中結合實際不斷提高技能，探索研究復雜性應用問題，讓風云系列氣象衛星更好造福全人類。

記者手記

在楊忠東的辦公室，有兩塊碩大白板，上面密密麻麻寫著數學計算過程。他每天在白板前琢磨衛星大氣遙感輻射傳輸物理模型和反演應用。

“發射衛星，最終目的是應用，為天氣預報提供支撐。”楊忠東說，這是他的初心，一刻不敢忘。

從青絲到華發，30多年來，楊忠東參與并見證了風云系列氣象衛星“家族”的發展和壯大。作為風云三號衛星地面應用系統總設計師，他在地面應用系統工程建設中起到了關鍵作用。

老驥伏櫪，志在千里。雖已年近花甲，但楊忠東覺得“風云路”還很漫長。

“回顧30載科研歷程，有太多經驗和教訓想跟年輕人分享。我要多培養年輕人，把他們‘扶上馬’再‘送一程’。個人工作時間是短暫的，事業是永恒的。”楊忠東說。

（科技日報記者 付麗麗）