历经八年研发“广角极光成像仪”首次实现低轨大视场极光观测

极光是一种绚丽多彩的等离子体现象，其发生是由于太阳带电粒子流（太阳风）进入地球磁场，在地球南北两极附近地区的高空，夜间出现的灿烂美丽的光辉。极光是地球周围的一种大规模放电的过程。

来自太阳的带电粒子到达地球附近，地球磁场迫使其中一部分沿磁场线集中到南北两极。地球磁层磁力线携带太阳风的能量进入地球内部，进而驱动了地磁场的形成。在这磁层磁力线闭合环路上除了有地球内部的导电体之外，另外还有大气层的电离层-这一弱导电体。当太阳风强烈时，磁力线能量遇到地球内部的磁感抗，有许多能量消耗不掉，于是就在电离层处形成了极光。

国家卫星气象中心与中国科学院长春光学精密机械与物理研究所合作，经过八年研发，顺利研制出极光成像仪。风云三号D星于2017年11月15日成功发射后，我国首次实现在低地球轨道对极光进行大视场成像观测。极光的背后是太阳风向地球系统的巨大能量输入，极光观测在空间天气监测预警业务中具有重要作用。

风云三号气象卫星

是为了满足中国天气预报、气候预测和环境监测等方面的迫切需求建设的第二代极轨气象卫星，三颗卫星组成（FY-3A卫星、FY-3B卫星、FY-3C卫星）1994年“风云三号”列入航天技术“九五”规划，风云三号气象卫星2000年11月国务院正式批准立项。 ，目标是获取地球大气环境的三维、全球、全天候、定量、高精度资料。

风云三号”装载的探测仪器有：

10通道扫描辐射计、20通道红外分光计、20通道中分辨率成像光谱仪、臭氧垂直探测仪、臭氧总量探测仪、太阳辐照度监测仪、4通道微波温度探测辐射计、5通道微波湿度计、微波成像仪、地球辐射探测仪和空间环境监测器。

“风云三号”配置的有效载荷多，研制起点高，技术难度大，卫星总体性能将接近或达到欧洲正在研制的METOP和美国即将研制的NPP极轨气象卫星水平。“风云三号”卫星研制成功将使中国在极轨气象卫星领域更进一步缩小与美国、欧洲等发达国家的差距，接近或赶上其发展水平，增强中国参与国际合作和国际竞争的能力。它实现了我国气象卫星从单一遥感成像到地球环境综合探测、从光学遥感到微波遥感、从千米级分辨率到百米级分辨率、时间周期为每天，从国内接收到极地接收等卫星技术的“四大突破”。风云三号卫星主要用于有关大雾、冰凌、积雪覆盖、水情、火情等方面的监测服务。

广角极光成像仪

是全球首台从空间大范围获取极光图像的遥感仪器，在高磁纬地区可以实现极紫外波段、每2 分钟一幅、约130°×130°范围的极光图像，空间分辨率10公里，可以监视极光边界位置、电离层全局图像和沉降电子分布，实现极光强度和范围、极区沉降粒子的现报，进而开展磁暴预报、磁层亚暴预报和极区电离层天气预报。可以采用光子计数的方式来监测极光。极光的辐射强度单位是瑞利，每平方厘米每秒每个立体角只有100个光子，一般的仪器很难统计这么弱的信号，只能用微通道板采用光子计数的方式，逐个记录每个光子的位置信息，通过地面系统处理得到极光图像。

低轨道大视场成像观测

以往对极光全局进行成像观测大多是在几个地球半径的高度进行，这样做有两点好处：

一是卫星运行高度较高，能够对极光进行连续观测的时间也相对较长，可以看到极光较完整的变化过程；

二是在较高的高度观测所需的视场张角较小，硬件技术实现和后续处理相对简单。

新闻来源：中国气象局、百度

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