上周六，南太平洋岛国汤加洪阿哈阿帕伊岛水下火山剧烈喷发，此次喷发是21世纪以来地球火山的最大喷发，据估测喷发等级达到了VEI强度56级。 火山喷发在带来严重自然灾害的同时也考验着人造航天器的实时动态监测能力，世界多颗气象卫星记录下了这一事件。 这是来自大洋彼岸的GOES17气象卫星成像画面 这是东瀛岛国的向日葵8气象卫星成像画面 我国风云四号B气象卫星成像画面 话说为什么记录下洪阿哈阿帕伊岛水下火山喷发画面的都是气象卫星？ 人们常说航天器可以直播地球，然而对于近地轨道航天器而言，受限于成像高度、成像幅宽、轨道周期等因素，只能对局部区域进行实时成像。比如国际空间站也对此次火山喷发进行了成像作业，但却只能记录火山喷发后火山灰云图像，其对时间敏感性目标的成像能力是很弱的。 国际空间站对洪阿哈阿帕伊岛水下火山喷发的火山灰云成像 而部署于约3。6万公里高度的地球静止轨道气象卫星则不同，它们站得高看得远，可以实时记录几乎半个地球的动态。 对比三家气象卫星成像图像还有一个问题，为什么风云四号B气象卫星成像画面是最歪的？ 风云四号B对洪阿哈阿帕伊岛水下火山喷发的连续监测影像 这是因为各家地球静止轨道气象卫星基本上都是各扫门前雪，其星下点位置的选择主要基于服务本国气象业务需求而定。 比如东瀛岛国，其国土东西跨度小，所以只需要一颗地球静止轨道气象卫星即可满足需求，另外可以部署一颗备份星用以确保在主业务星故障情况下及时补位。大洋彼岸的GOES系列卫星有4颗，也主要是服务西半球。 风云四号B星 地球静止轨道气象卫星星下点区域成像精度最高，随着成像区域远离星下点成像精度也会随之降低。 对洪阿哈阿帕伊岛水下火山喷发成像的风云四号B星的星下点位置是东经123。5度赤道上空，距离洪阿哈阿帕伊岛有61。118度经度差，此图像是其整幅圆盘图像的边缘截取。 风云四号B星可见光圆盘图像（洪阿哈阿帕伊岛水下火山喷发在图像右下角） 与之对比，大洋彼岸的GOES17气象卫星的星下点是西经137。2度赤道上空，与洪阿哈阿帕伊岛的经度差是38。182度；东瀛岛国的向日葵8气象卫星星下点是东经140。7度，与洪阿哈阿帕伊岛的经度差是43。918度。由此可见，这两家卫星的经度差远小于风云四号B星，这就是他们的成像画面显得更正的原因。 虽然远离星下点区域的图像会有倾斜，但经过后期几何校正也可以化解这一问题。 经几何校正的洪阿哈阿帕伊岛水下火山喷发图像 既然气象卫星都是服务本国需求，那么各国又是如何掌握全球气象动态的呢？气象卫星一般由两种轨道卫星互补组网作业，除了地球静止轨道气象卫星，还有近地轨道的极轨气象卫星，后者可以实现全球覆盖观测。 前面讲到地球静止轨道气象卫星基本都是各扫门前雪，风云系列卫星已经打破了这一定式。 三年前，风云二号系列最后一颗业务星风云二号H星成功发射，而就在发射前航天科技八院509所接到通知，要将该卫星的定点位置由计划的东经99。5度赤道上空向西移动至东经79度赤道上空，此定点位置的经线穿过西部边陲喀什地区，卫星在这里可以尽最大限度服务亚非地区。 三年前风云二号系列最后一颗业务星H星发射 针对此需求，测控人员很快制定了一套卫星漂移方案，燃料的多寡直接决定了卫星在轨寿命的长短，因此漂移方案必须尽可能节省燃料，风云二号H星入轨一周后成功定点于东经94。1度，然后进行在轨功能测试，待测试完毕各项条件满足后开始漂移。 风云二号H星利用地球静止轨道周期长短变化原理实现漂移，当轨道周期大于地球自转速度时，卫星星下点经度逐渐减小，卫星向西移动；当轨道周期小于地球周期时，卫星星下点经度逐渐变大，卫星向东移动。 风云二号H星就选择了前一种办法，即先升轨，轨道周期大于地球自转周期，卫星向西移动，然后再降轨至地球静止轨道完成漂移定点。此种办法最节省燃料，最终在入轨一个多月后成功定点于东经79度赤道上空。 风云二号H星完成漂移定点后的首幅圆盘图，可见画面中心经线方向北侧穿过喀什地区。 风云系列卫星自1998年发射第一颗风云一号A星以来，迄今总共发射了19颗卫星，目前在轨运行卫星有7颗。 不论是组网规模，还是综合技术能力风云系列卫星都已经位居世界前列。尤其是去年年中发射的风云三号E星，弥补了世界晨昏轨道气象卫星的空白，有效提高了全球数值天气预报精度和时效，进一步提升了风云卫星的国际影响力。 风云三号E星 风云三号E星拍摄的洪阿哈阿帕伊岛水下火山喷发微光图像 风云系列卫星当前正在进行换代升级，旨在用风云三号与风云四号两个系列卫星取代风云一号与风云二号两个系列卫星（一号与三号两个奇数系列卫星为极轨卫星，二号与四号两个偶数系列卫星为地球静止轨道卫星）。 到2025年以前，我们还将发射5颗气象卫星，其中3颗是风云三号系列卫星，另外2颗是风云四号系列，新发射的风云四号系列卫星中还将有一颗微波卫星，它可以穿越云雨，获取整个垂直维度的综合信息，这将是全球第一颗部署于地球静止轨道实现微波雷达探测的气象卫星。再之后还将开发下一代风云系列卫星，持续迭代升级。 风云四号B星太阳翼测试 在地球静止轨道气象卫星就火山喷发实时成像任务各显神通之后，接下来就该近地轨道遥感卫星上场了，气象卫星对成像分辨率没有过高的要求，而高分辨率成像则是近地轨道遥感卫星的专长。 我国海丝一号遥感卫星在火山喷发不久即利用合成孔径雷达设备对火山喷发地区进行成像，此种成像可穿透云雨阻隔，具有全天候全天时成像优势，即便是火山喷发的火山灰云也不能阻挡它的成像。 海丝一号卫星对火山喷发后的洪阿哈阿帕伊岛进行雷达成像 火山喷发前后对比 根据合成孔径雷达成像图像判断，洪阿哈阿帕伊岛原本露出海面的火山口已经消失（被海水淹没），原本连成一片的岛屿被分割成了两个（该岛在2015年之前也是两岛状态）。另外汤加首都的成像图像明暗区别不大，表明整座城市已被火山灰覆盖。 火山喷发后海丝一号对汤加首都雷达成像 另外大洋彼岸Maxar公司的遥感卫星也对汤加首都进行了高分辨率可见光成像，根据遥感图像结合此前影像判断，这座城市的确覆盖了一层火山灰。 火山喷发前汤加首都 火山喷发后汤加首都 大规模火山喷发将对全球气候产生不可避免的直接或间接影响，因此各路遥感观测卫星，尤其是气象卫星将持续对火山灰云漂移动态进行持续监测。 现如今人们经常强调人类活动对地球的影响，然而一个事实是，在地球面前人类仍然是渺小的，地球有其自身的运作机制，它也会进行自我调节。 在整个地球尺度来看洪阿哈阿帕伊岛水下火山喷发只是漫长历史刻度下的一个小动作，然而即便是这个小动作人类也不能有丝毫的怠慢。 火山灰云团经沉降后分离出浅绿色气团，目前该气团已经抵达澳洲。 人类之于地球也是伟大的，纵然我们与地球之间的力量不能划等号，然而正如几十年前那位老人说得那样与天奋斗其乐无穷，我们人类正是在与自然不断奋斗的过程中繁衍至今，只有怀着人定胜天的信念，我们才能够不躺平，才能持续奋斗并迈向更加遥远的未来。
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