2021年10月14日，一顆QX-1商業氣象衛星在太原衛星發射中心成功入軌。衛星上的小型化商業GNSS掩星探測儀自10月15日在軌開機以來，已經穩定執行三個月，獲取的商業GNSS大氣產品在國內首次滿足了業務化數值天氣預報精度要求，達到了國際先進水平。
這個“GNSS掩星探測儀“到底是什麼？除了天氣預報，它還有哪些用處？
大氣折射率產品精度（與ECMWF模式比，在5~35km折射率誤差均小於1%，達到了國際先進水平。）
預報天氣，為啥要用掩星探測儀？
通常說的掩星是一種天文現象，常見的掩星包括月掩星和行星掩星。當恆星被行星遮掩時，可以透過分析在掩始和掩終期間發生的恆星折射和閃爍效應來研究行星大氣層。當恆星光線進入行星大氣層時，強度會逐漸變弱，天文學家由此提出用掩星探測（光訊號強度）來測定行星大氣。
隨著無線電技術和宇航技術的出現和發展，20世紀60年代由美國噴氣推進實驗室（JPL）首先提出利用人造地球衛星無線電掩星技術（利用無線電訊號延遲）探測地球大氣，美國和前蘇聯各自籌建了自己的全球導航衛星系統（簡稱GNSS）GPS和GLONASS系統之後，為掩星技術探測地球大氣剖面創造了更加便利的條件，該技術統稱為GNSS掩星探測技術。
其中，GNSS無線電掩星技術是指在低軌(Low Earth Orbit, LEO)衛星上安裝一臺GNSS雙頻接收機接收GNSS訊號。由於傳播介質的垂直折射指數發生變化，導航衛星訊號穿過地球電離層和大氣層時，電波路徑將會出現彎曲。根據測量得到的電波相位並利用精密衛星星曆資料，可以計算出大氣彎曲角、折射率，推匯出壓力、溫度和溼度 (0~60km)。同樣，也可以根據電波相位延遲反演得到電離層折射率，並進一步得到電離層電子密度剖面。
數值天氣預報必須用三維的溫度、氣壓和溼度等資料作為初值。而目前提供這些資料的業務網路的時空解析度過低，限制了天氣預報的精度。無線電探空資料一般只在大陸地區存在，在海洋地區上述資料是極為匱乏的。而且上述探空資料一般每隔12h才能提供1次，時間解析度很差。幾百公里的站間距離對於一些重要的中尺度天氣結構的分析顯得過長。雖然可以根據氣象衛星資料來反演溫度廓線，但這些廓線的垂直解析度太長，在數值天氣預報中所處的作用相當有限。而由一定數量的低軌衛星所組成的衛星星座則能為數值天氣預報提供足夠數量的、高精度的、有很好的時空解析度的資料，從而極大地提高數值天氣預報的精度。
除了天氣預報，掩星探測還能幹嘛？
當然，掩星探測技術的應用可不止在天氣預報上，它還可以用於對全球氣候變化及空間天氣的研究上。
1.全球氣候變化的研究
平均溫度和平均水汽含量是衡量全球氣候變化的兩個重要指標。與其他探測方法相比，天基GNSS能長期穩定地提供高精度的、有良好的垂直解析度的溫度廓線。更為重要的是用掩星資料反演得到的大氣折射率n是氣溫和水氣壓的函式。因此有可能直接把折射率n當作全球氣候變化的一個指標。
2.空間天氣應用
GNSS掩星資料將為模型試驗和初值設定提供緻密、精確、全球性的電子密度探測資料，從而加速各種空間天氣預報物理模型的研製。GNSS掩星探測提供的大量高質量的電離層觀測資料，將有效推進空間天氣研究。據此科學家們能夠對全球電離層對太陽暴衝擊的響應程度進行觀測。透過這些觀測獲得的新發現將改善電離層物理模型，從而為空間天氣預報技術作出貢獻。
我們的掩星探測儀，達到國際領先
開頭提到的小型化商業GNSS掩星探測儀，是由極諾星空（北京）科技有限公司研製的，該機構核心人員均來自中國科學院國家空間科學中心GNSS遙感團隊，團隊研製的風雲三號C星GNSS掩星探測儀，在國際上首次實現了GPS/北斗相容掩星探測，資料產品已業務化應用於我國GRAPES、歐洲ECMWF（歐洲中尺度數值天氣預報模式）、德國和加拿大等數值天氣預報系統，使中國成為繼歐美之後第三個掌握該技術並能業務化應用進入ECWMF的國家，標誌著達到國際最先進水平；研製的風雲三號E星掩星探測儀在國際上首次實現了GNSS掩星和GNSS-R一體化探測，達到國際領先水平。
本次隨QX-1衛星升空的探測儀，是國際首次實現了相容北斗、GPS和Galileo三大導航系統的高精度、小型化商業GNSS掩星探測儀。它的成功在軌執行拉開了“極諾星空”百星量級商用微納星座GNSS遙感應用的帷幕，公司在GNSS掩星及GNSS-R領域有雄厚的技術基礎，研製的商業化GNSS掩星探測儀和GNSS-R探測儀，可實現對大氣溫溼壓、電離層TEC、海面風場、海冰覆蓋率、土壤溼度等要素資訊的全天候、全球範圍探測，為後續大規模組網觀測奠定了堅實基礎。
