Модернизированный геостационарный «Фэнъюнь-4»

27 декабря 2025 г. в 00:07 по пекинскому времени (26 декабря в 16:07 UTC) со стартового комплекса №2 Центра космических запусков Сичан был произведен пуск РН «Чанчжэн-3B» (CZ-3B №Y113) с модернизированным китайским геостационарным метеоспутником второго поколения «Фэнъюнь-4» №03 (风云四号03星, Fengyun 4 03).

Аппарат был успешно доставлен на стандартную геопереходную орбиту с параметрами:

• наклонение – 28.46°;
• минимальная высота – 185 км;
• максимальная высота – 35851 км;
• период обращения – 632.0 мин.

В американском космическом каталоге «Фэнъюнь-4» №03 получил номер 67246 и международное обозначение 2025-312A.

Запущенный КА создан в рамках средне- и долгосрочного плана создания гражданской космической инфраструктуры КНР, принадлежит к числу геостационарных метеоспутников второго поколения и является аппаратом второй производственной партии «Фэнъюнь-4», существенно модернизированным и оснащенным расширенным набором целевой аппаратуры. Спутник будет осуществлять наблюдения с высоким временным, пространственным и спектральным разрешением за атмосферой, облаками и космической средой над Китаем и прилегающей территорией, а также ретранслировать данные с наземных метеоплатформ. Его основная функция – поставка данных для краткосрочного прогноза погоды, включая движение тайфунов и мощные осадки.

Как и все предыдущие большие китайские спутники метеорологического обеспечения, он спроектирован и изготовлен в Шанхайской исследовательской академии космической техники SAST («8-я академия»), а конкретно – в ее 509-м и 812-м институтах. Китайская национальная космическая администрация CNSA отвечала за организацию и управление проектом спутника, включая получение разрешения на запуск. Центр наблюдения Земли и данных при CNSA осуществлял управление проектом в целом. Китайское метеорологическое управление CMA является основным пользователем КА и отвечает за создание и эксплуатацию наземной прикладной системы.

Представитель CMA Цао Сяочжун (曹晓钟) является главнокомандующим и заместителем директора программы «Фэнъюнь» в целом, а Ван Цзинсун (王劲松) – главным конструктором и заместителем главнокомандующего. Главным конструктором наземной системы является Лу Фэн (陆风), чье имя, кстати, буквально переводится как «ветер с суши», а главным конструктором КА, по-видимому, остается Дун Яохай (董瑶海).

В 1997–2018 гг. в Китае были запущены восемь геостационарных метеоспутников первого поколения со стабилизацией вращением, из которых шесть уже завершили работу (как правило, с уводом на орбиту захоронения), а два последних, с системными обозначениями FY-2G и FY-2H, продолжают эксплуатироваться. На этих КА имеется по сути всего один метеоприбор – радиометр видимого и инфракрасного диапазона со сканированием за счет вращения S-VISSR. Кроме того, ретрансляционный комплекс DCS обеспечивает передачу в метеоцентр данных с автономных метеоплатформ, а датчик заряженных частиц SEM ведет измерения радиационной обстановки. На FY-2F и последующих КА в состав бортовой аппаратуры спутников первого поколения добавили солнечный рентгеновский монитор SXM.

Первый аппарат второго поколения на новой платформе SAST-5000 с трехосной стабилизацией, известный как «Фэнъюнь-4» №01 (наименование в производстве) или FY-4A (системное обозначение), был запущен в ночь с 10 на 11 декабря 2016 г. («Новости космонавтики» №2, 2017) и имел статус научно-исследовательского и экспериментального изделия с пятилетним сроком службы. Спутник массой около 5400 кг был скомпонован в виде шестиугольной призмы с одной трехсекционной солнечной батареей, вырабатывающей 3200 Вт электроэнергии. Двухкомпонентная двигательная установка обеспечивала перевода КА с геопереходной орбиты выведения на геостационар и удержание в рабочей точке. И все это для того, чтобы разместить и применить радикально расширенный комплект целевой аппаратуры (см. таблицу 1).

«Фэнъюнь-4B» (FY-4B, он же FY-4 №02), стартовавший в ночь на 3 июня 2021 г., стал первым эксплуатационным аппаратом второго поколения, доработанным по опыту использования предшественника и усовершенствованным в части полезной нагрузки (https://novosti-kosmonavtiki.ru/articles/80223/). На основных инструментах AGRI и GIIRS увеличили число каналов и улучшили разрешение, а вместо аппаратуры съемки молний LMI был установлен региональный быстрый радиометр GHI для дневной и ночной съемки отдельных районов Земли с высоким пространственным и временным разрешением. Срок службы второго спутника был заявлен в семь лет.

 

Табл. 1. Состав полезной нагрузки КА FY-4

Инструмент	FY-4A	FY-4B	FY-4C
AGRI	+	+	+
GIIRS	+	+	+
GHI		+
LMI	+		+
MUSI			+
SUVI			+
SXUS			+
SEP	+	+	+
DCS	+	+	+

 

Третий КА изготовлен на модернизированной платформе SAST-MG2 кубической формы, оснащенной электроракетной двигательной установкой с холловскими двигателями в дополнение к обычной жидкостной ДУ. Это позволит существенно сократить диапазон «болтания» спутника относительно заданной рабочей точки и более точно поддерживать оптимальную трехосную ориентацию и проводить эффективную разгрузку углового момента. Конкретные числа для подтверждения этой заявки пока не названы, но утверждается, что основные индикаторы улучшены в 2–3 раза, а точность – более чем в 10 раз.

Комплект целевой аппаратуры расширен и модернизирован, причем по ряду характеристик также достигнуто улучшение в 2–3 раза по сравнению с FY-4A и FY-4B. Спутник несет четыре инструмента для наблюдения Земли и два для слежения за Солнцем, а также комплекс аппаратуры мониторинга космической среды.

Два основных прибора КА, AGRI и GIIRS, созданы в Шанхайском институте технической физики SITP.

Многоканальный сканирующий радиометр AGRI (Advanced Geostationary Radiation Imager) – основной прибор КА типа FY-4, разработанный взамен радиометра S-VISSR и используемый для съемки облачного покрова и определения его площади, типа облаков, их высоты и оптической плотности, температуры вершин облаков, а также для вычисления скорости ветра, обнаружения и мониторинга пожаров, вычисления индекса листвы и т.п.

Инструмент для FY-4C использует новую системную архитектуру, обеспечивающую съемку облачности в 19 спектральных каналах видимого и ближнего инфракрасного, коротковолнового, средневолнового и теплового ИК-диапазонов. Число каналов увеличено по сравнению с FY-4B и FY-4A, на которых их было 15 и 14 соответственно. В частности, в видимом диапазоне введен новый панхроматический канал с более широкой полосой, чем у старого, и два узкополосных – зеленый и красный. Перечень каналов приведен в таблице 2, новые и измененные каналы отмечены полужирным шрифтом.

Пространственное разрешение AGRI улучшено вдвое и составляет 0.25 км в новом панхроматическом канале, 0.5 км в остальных каналах видимого диапазона, 1 км в ближнем ИК и 2–4 км в коротко- и длинноволновом ИК.

Сканирование всего диска Земли занимает 10 минут против 15 минут у предыдущей версии, а при необходимости может быть сокращено до 5 минут. Предусмотрена также возможность съемки ограниченного района с разрешением 250 м в течение одной минуты. Как следствие, отпала необходимость в отдельном приборе GHI, выполнявшем такие съемки на FY-4B.

 

Табл. 2. Каналы прибора GIIRS-II на КА FY-4C

№	Диапазон, мкм	Разрешение, км
1	0.45–0.49	0.5
2	0.50–0.55	0.5
3	0.40–0.90	0.25
4	0.55–0.75	0.5
5	0.63–0.67	0.5
6	0.75–0.90	1
7	1.36–1.39	2
8	1.58–1.64	2
9	2.10–2.35	2
10	3.50–4.00	2
11	3.95–4.15	2
12	5.80–6.70	2
13	6.75–7.15	2
14	7.24–7.60	2
15	8.3–8.8	2
16	9.42–9.80	2
17	10.30–11.30	2
18	11.50–12.50	2
19	13.20–13.80	4

 

Геостационарный интерферометрический инфракрасный зондировщик GIIRS-2 (Geostationary Interferometric Infrared Sounder) – самый тяжелый прибор на борту FY-4C, его масса близка к 315 кг. Инструмент используется для определения температуры морской поверхности, высотного профиля температуры атмосферы, высоты облачности, влажности, скорости ветра, концентраций малых примесей в атмосфере и других параметров.

Прибор построен как интерферометр средневолнового и теплового ИК-диапазона с механическим сканированием по двум осям и большим приемником изображения. Зондировщик может работать в двух режимах – наблюдения всей территории Китая (область 5000×5000 км²) и мезоразмерных областей (1000×1000 км²). Полоса среднего ИК-диапазона – от 4.44 до 6.06 мкм, теплового – от 8.85 до 15.38 мкм.

За счет некоторого расширения границ теплового диапазона и выравнивания спектрального разрешения на уровне 0.625 см^-1 суммарное число каналов доведено до 1788. Пространственное разрешение третьего экземпляра GIIRS улучшено до 8 км по сравнению с 16 и 12 км у предшественников. Кроме того, имеется вспомогательный канал видимого диапазона (0.55–0.75 мкм) для обнаружения облачности с пространственным разрешением 0.5 км.

Построение трехмерных карт температуры и влажности на всей территории Китая занимает один час против двух часов на FY-4B, а для мезоразмерных областей, соответствующих по размеру тайфуну с окрестностями, требуется 15 минут. Температуры определяются с точностью 0.5 К.

Модернизированный прибор LMI (Lightning Mapping Imager) позволяет выявлять и подсчитывать вспышки молний и измерять их интенсивность. По сути это камера с CMOS-матрицей с размером кадра 2560×2016 пикселей, работающая в линии молекулярного кислорода 777.4 нм с пространственным разрешением 7.8 км в подспутниковой точке и с временным разрешением около 2 мсек. Новый фотоприемник позволяет снимать всю Землю; на FY-4A использовалась ПЗС-матрица размером 400×600, которая «брала» только один регион. Назначение LMI – получение вспомогательной информации об образовании в атмосфере оксидов азота различного состава, а также о конвективных процессах, осадках и об электрическом поле Земли. Разработчик LMI – 508-й институт Пекинской исследовательской академии космической техники CAST.

Впервые на FY-4C установлена многополосная ультрафиолетовая ионосферная камера MUSI (Multi-band Ultraviolet Ionospheric Imager). Это первый в Китае инструмент для гиперспектрального наблюдения ионосферы и термосферы в ультрафиолетовом диапазоне. Прибор имеет три канала: на волне 135.6 нм регистрируется свечение кислорода, а в каналах 120–140 и 140–160 нм – молекулярного азота в так называемых полосах Лаймана – Бирджа – Хопфилда (LBH). По измеренным интенсивностям рассчитывается максимальная электронная плотность и соотношение кислорода к азоту. Прибор имеет пространственное разрешение 50 км м выполняет сканирование диска Земли менее чем за 60 минут.

Впервые установленная камера съемки Солнца в крайнем ультрафиолете SUVI (Solar Extreme Ultraviolet Imager) ведет наблюдения в диапазонах 9.4, 17.1, 21.1 и 30.4 нм) с целью регистрации солнечных вспышек, корональных выбросов массы, корональных дыр и филаментов и обеспечения прогноза космической погоды. Пространственное разрешение прибора составляет 5’’, временное – 2 мин.

Измеритель солнечного излучения рентгеновского и крайнего ультрафиолетового диапазона SXUS (Solar X-EUV Irradiance Sensor) также установлен впервые. Инструмент ведет наблюдения солнечной короны и хромосферы в рентгеновском (0.05–0.8 нм) и ультрафиолетовом диапазоне (5–35, 110–145 и 275–285 нм) с высоким спектральным разрешением (0.1–0.5 нм) с целью мониторинга рентгеновских вспышек и прогноза протонных событий.

Комплекс аппаратуры мониторинга космической среды и ее воздействия на КА под общим наименованием SEP (Space Environment Package) разработан в Национальном центре космической науки Китайской АН и включает датчик частиц высоких энергий HEPD (High Energy Particles Detector), феррозондовый магнитометр FGM и набор датчиков эффектов космической среды. Датчик HEPD регистрирует протоны высоких энергий (1–165 МэВ и более энергичные) и электроны высоких энергий (0.4–4 МэВ), причем регистрирующие блоки установлены на трехосной платформе, что позволяет точно определить направление потока частиц. В комплект датчиков эффектов среды входят детектор полной радиационной дозы RADD, детектор поверхностного потенциала и детектор глубокого заряда CPD.

Аппаратура DCS(FY) предназначена для приема метеоинформации от наземных автоматических метеоплатформ DCP, в том числе дрейфующих в океане. Скорость передачи информации в направлении на борт составляет 100 бит/с.

«Фэнъюнь-4C» передает в режиме времени, близком к реальному, метеоинформацию в формате высокого разрешения HRIT (частота 1681 МГц, ширина полосы 12 МГц). Ограниченный набор информации идет в формате низкого разрешения LRIT (1697 МГц, 2 МГц); этот же канал используется для выдачи предупреждений об опасных метеорологических событиях WAIB. Полный объем метеоданных поступает на китайские приемные пункты в X- или Ka-диапазоне (два канала).

Системы сбора, передачи и ретрансляции данных, включая антенную подсистему, разработаны Сианьским отделением CAST. Аппарат обеспечивает высокоскоростной сброс и межспутниковую передачу данных, в том числе между высоко- и низкоорбитальными КА. Оптику для бортового терминала межспутниковой лазерной связи изготовил SITP.

FY-4C должен заменить FY-4A, давно выработавший свой пятилетний ресурс, в точке 133°в.д., чтобы расширить зону покрытия до центральной части Тихого океана. Там ему предстоит работать совместно с FY-4B, который стоит в центральной позиции 104.5°в.д. и находится пока в пределах гарантийного срока. Звучит логично, но картина перемещения геостационарных метеоспутников КНР по точкам стояния подсказывает, что в этом решении не все так просто. Из графика, построенного по открытым данным Космических войск США, видно, что FY-4B за четыре года успел поработать в трех точках, а FY-4A – даже в четырех, причем в позиции 133°в.д. он вовсе не бывал, зато оставил пустой одну из двух старейших точек китайской метеосистемы – 86.5°в.д. Рационального обоснования этим миграциям как-то не просматривается, а следовательно, мы не все понимаем.

Ранее сообщалось, что программа по геостационарным метеоспутникам включает изготовление и запуск в 2025-2026 гг. КА FY-4C и FY-4D и двух модернизированных аппаратов FY-4M. По-видимому, она была пересмотрена, потому что сейчас FY-4C называют единственным аппаратом второй производственной партии, а аппараты от FY-4D до FY-4F отнесены к третьей.

Это был 732-й китайский космический пуск, в том числе 621-й для носителей семейства «Великий поход» и 366-й для их пекинской подгруппы, а для носителя CZ-3B – 114-й. Он был анонсирован заранее на сайте Национального спутникового метеоцентра Китая и подтвержден уведомления о закрытии опасных районов восточнее Тайваня и на территории КНР 15 и 22 декабря соответственно.

Автор: Liss