编者的话：12月11日0时11分04秒，我国新一代地球静止轨道气象卫星“风云四号”01星搭乘“长征三号乙遥42”运载火箭在西昌卫星发射中心成功发射。几天后，它将抵达东经99.5度约3.6万公里赤道上空，正式获得“风云四号A星”的新名字。在同一个地球静止轨道上，它将和许多主要国家的静止轨道卫星成为“邻居”。

▲风云四号01星

在这些“小伙伴”里，有刚比“风云四号”01星早一个月定居的GOES-16、“向日葵9号”，有两年前定居的“向日葵8号”和五年前定居的Electro-L，它们有的来自美国，有的来自日本，还有的来自俄罗斯。按照计划，再过两年，来自欧洲的MTG-I也将成为“风云四号”01星的“新伙伴”。

这些先进的静止轨道气象卫星在太空“携手”，密切监视着地球天气的“一举一动”，在气象、水利、农业、林业、环境、能源、航空和海洋等领域成为人类安排活动的重要“参谋”。

▲美国GOES-16：将为气象预报带来“革命性变化”

当地时间11月19日晚，美国GOES-R卫星由“阿特拉斯5”（Atlas V）运载火箭送入轨道。经过大约10天的5次变轨，卫星顺利定点于西经89.5度，并被正式命名为GOES-16，以美国新一代静止气象卫星首颗星身份，进入了GOES卫星序列。

GOES-16代表着美国高轨气象卫星的最先进水平，搭载有高速多光谱相机、闪电成像仪和一套空间天气仪器，可提供西半球连续的高分辨率飓风和其他风暴图像。美国称，GOES-16将给气象预报带来“革命性变化”。

三类载荷各有突破

GOES-16配备的先进基准成像仪（ABI）探测通道增加为覆盖可见光和近红外的16个（原为5个通道），空间分辨率是原有GOES卫星成像仪的五倍。“结合多普勒雷达数据，卫星光谱图像将提高我们对风暴消长的认识。”美国国家气象局观测处主任约瑟夫·皮卡说。

“对于天气预报员来说，GOES-16的发射就像是从黑白电视时代进入超高清电视时代。”美国国家海洋和大气管理局（NOAA）主管卫星和信息的副局长斯蒂芬·沃尔兹说，“这将意味着更快、更准确的天气预报和预警，意味着可以挽救更多生命，并为国家和地方官员等提供更好的决策服务。”

GOES-16的观测范围是整个西半球。“GOES-16能够每五分钟提供地球西半球图像；对于飓风或雷暴，能做到每30秒拍摄一张图像。”NOAA的GOES-16项目主任格雷戈·曼特介绍，“图像获取后，将在几秒钟或几分钟内传给预报员。”GOES-16还是国际上搭载首个闪电成像仪的卫星，能够提供每秒200次的西半球雷电场红外图像。

GOES-16还配有磁力计、用于探测太阳辐射如何影响上层大气的紫外线X射线传感器、用于持续监测太阳的紫外线成像仪，以及用于测量来自太阳会影响通信和导航的带电粒子的传感器。

2036年前的换代计划

作为美国新一代静止气象卫星，GOES-16的成功发射开启了NOAA静止气象卫星更新换代的序幕。

“美国很注重规划的科学性、合理性，长期保持两颗卫星处于连续业务观测位置，建立了卫星在轨备份以及应急区域观测机制。”风云四号01星地面应用系统总设计师张志清此前在接受采访时说。具体来说，在任何时候，都有两颗GOES卫星在轨运行，其中一颗位于美国东部上方（GOES-东，西经75度），另一颗位于美国西部上方（GOES-西，西经137度）。在过去数年的不同时间点，包括在2012年飓风“桑迪”肆虐期间，NOAA都曾把其中一颗GOES卫星调为一种试验性的超快扫描模式，其数据更新速度达到每分钟一次。根据NOAA官方公布的最新计划，GOES-16将于2017年5月左右进入西经137度或西经75度的操作经度。

这一次美国新一代静止气象卫星换代项目由NOAA负责管理，美国国家航空航天局（NASA）提供支持，具体由洛克希德马丁航天系统公司承接建造，包括GOES-16在内，计划发射四颗卫星，项目总投资约110亿美元，目标是在2036年前为西半球提供不间断观测。GOES-16同系列的下一颗气象卫星GOES-S将于2018年初发射，GOES-T和GOES-U的发射时间分别是2019年左右和2025年左右，四颗卫星设计寿命都为11年。

四颗卫星的主要进展是，基准成像仪能力大幅提高，增加了先进的闪电成像仪。但遗憾的是，由于经费等原因，对观测大气垂直运动有十分重要作用的垂直探测仪器目前并没有在计划之列。

▲日本向日葵8号和9号：大幅提高台风观测能力

11月2日，东京时间15时20分，在日本南部鹿儿岛县的种子岛宇宙中心，H2A运载火箭第31次起航，将“向日葵9号”卫星送入太空。约30分钟后，卫星与火箭成功分离进入预定轨道。再经过大约一周时间，“向日葵9号”就进入了高度约3.6万公里的地球同步轨道。

此前，代表着日本新一代静止气象卫星最高水平的是“向日葵8号”，它于2014年发射，是世界上首颗拍摄彩色图像的地球同步轨道气象卫星。“向日葵9号”与“向日葵8号”属于同一类型，到达指定地点后，它将作为“向日葵8号”的备用卫星使用。按照计划，“向日葵9号”将于2022年起代替“向日葵8号”进行气象观测。

据日本气象厅介绍，形成两颗卫星的体系后，将能确保长期稳定的观测。该厅卫星整备计划官大友猛表示：“希望两颗卫星体系提供更高精度的气象信息，帮助降低灾害影响。”

这两颗新一代的静止气象卫星定位于东经140度，采用三轴稳定方式，装有先进的葵花成像仪（AHI），这与美国地球静止环境业务卫星GOES-R的先进基线成像仪（ABI）相似。通过葵花成像仪正常扫描全圆盘图的时间小于10分钟，也可以在选定的时间对特定区域进行扫描，每2.5分钟能够获得一幅区域图像，它的在轨工作寿命预期为8年。

它们的成像仪还拥有16个可见光和红外通道，可见光的高空间分辨率达到0.5公里到1公里，红外高空间分辨率达到1公里到2公里，再加上成像速度快，观测区域和时间灵活可变等特点，使日本气象厅得以改进和生成很多新的产品，其中包括大气运动矢量、晴空辐射、云网格信息、洋面温度等。以有重大改进的大气运动矢量为例，更高的空间分辨率和更频繁的观测对大气运动目标提供了更高的跟踪精度。

此外，在“向日葵8号”的有力支持下，日本气象厅还开发了不稳定性指数和火山灰监测产品。不稳定性指数是根据多通道观测数据，利用一维变分方法从大气温度和湿气廓线计算出来的数据，用于天气预报，能够更早地预测暴雨和雷暴等恶劣天气。因为直接影响飞机飞行，火山灰的监测近年来越来越受到重视，利用“向日葵8号”能够测得火山灰强度和高度定量信息。

回顾历史，日本第一颗地球静止轨道气象卫星GMS