火箭垂直转运也要“看天吃饭”？

今天是太空与您相伴的【第1550期】

近日，搭载问天实验舱的长征五号B遥三运载火箭顺利转运至发射区。在沉浸式体验气势恢宏的转运现场时，大家是否了解天气会对火箭转运带来哪些影响？

01

强对流天气影响转运进程

天气因素是火箭垂直转运的重要制约条件。一般来说，影响火箭垂直转运的气象因素主要有雷电、强降水和大风。

雷电

火箭转运必须是在没有雷电的天气条件下进行。火箭箭体出于对强度的要求，往往采用金属材质构成。这样的导体非常容易成为雷电的“攻击”对象，从而直接对火箭和箭上电子设备性能造成影响，导致这些精密的仪器设备工作异常甚至损坏，因而雷电在发射场周围是“禁止访问”的对象。

天问一号发射前夕文昌航天发射场的雷电天气

文昌航天发射场地处沿海地带，暴雨频繁，平均每年雷电天数高达百余天。为解决雷电防护问题，发射塔架采用了设立四座避雷塔和横拉避雷线组成的立体网式防雷电系统，雷击防护效率达到98.6％，形成了既能防直接雷也能防地面雷的立体防护效果。

强降水

转运还必须避开强降雨天气。火箭在转运时并不是密闭的，部分接口裸露在空气中，如果出现强降水导致雨水进入箭体内部，可能造成内部的电子元器件短路损坏。

长征五号遥三运载火箭转运时正遇上阴雨天气

浅层大风

浅层大风也是影响火箭转运的因素。为了保障火箭转运途中的安全，一般规定距离地面100米高度以下的平均风速不能超过20米每秒。若超过一定的阈值，就有可能威胁火箭的垂直稳定性，箭体的震动容易使箭体重心偏移、发生形变或对箭内器件造成损伤。

在长征二号F、长征七号和长征五号B运载火箭“三勇士”中，长征五号B运载火箭 因自身重量优势，可承受的浅层风相较前两者更大一些。

02

文昌航天发射场气象监测有方

文昌航天发射场在建设之初就考虑了垂直转运和在发射塔架停留对气象环境的保障需求。针对海南的特殊气候条件，采用了新“三垂一远”测发模式，减少火箭在发射区的操作，缩短暴露在室外不良气象环境下的时间和机会。同时，大力提高气象预报的精准度，重点加强雷电监测、降水探测和监测以及浅层风探测能力建设，具备了应对复杂天气变化的硬实力。

在雷电监测方面

发射场在海南和广东联合地方气象局布设了多个闪电探测点，形成了覆盖发射场区周边的密集雷电监测网。

在降水探测方面

建设了一部S波段多普勒天气雷达和一部X波段雷达，可探测场区周边250公里范围内降水云团的演变，发射场区及周边也建有多个自动气象站，能够实时监测场区及周边降水情况。

在浅层风探测方面

建设了浅层风测量塔，在发射塔架的避雷塔搭建浅层风探测设备，能够有效探测发射场内100米高度的风向风速。

在垂直转运过程中，转运轨道旁设有便携式激光雷达，用于探测周边浅层风的变化，场区内安装有微波辐射计等设备，可实时监测场区上空水汽条件和大气稳定度情况，这些探测设备和监测网对保障火箭垂直转运都发挥了重大作用。

哪些天气因素会影响火箭发射？

一

火箭发射很怕天气“捣乱”

一般来说，火箭发射需要“温和”的气象指标，包括温度适宜、风速合适、地面到高空不能有强的风切变，不能有雷电、强降水等强对流天气等等。例如在文昌卫星发射场，火箭发射的最大气象考验是“三高三强”，即高温、高湿、高盐，强台风、强雷暴、强降水。择在汛期，频繁出现的雷电、短时大风的预报是气象服务保障的重点，也是难点；非汛期很少有雷暴、强降水天气，那么风就成为关键的气象因素。

火箭发射时对气象条件的要求更是极为严苛，无论是风速、降雨、雷暴等气象数据都要在规定范围之内，如果气象条件无法满足发射要求，发射任务将会推迟。因此，根据发射任务的不同，发射场都会准备多个发射窗口。

二

四大火箭发射场的选择均与气象因素有关

01

酒泉卫星发射中心

酒泉卫星发射中心降水极少且集中在汛期，是测试及发射“长征”系列运载火箭、中低轨道的各种试验卫星、应用卫星、载人飞船和火箭导弹的主要基地。该中心亦肩负残骸回收、航天员应急救生等任务，是我国规模最大的卫星发射中心。

该中心所在地属于西北极端干旱区，属于内陆及沙漠性气候，降水极少，年降水量仅为76.9 毫米，且变率大，地理、季节分布不均，主要集中在6月至9月。这里地势平坦，人烟稀少，一年四季多晴天，云量小，日照时间长。每年约有300天可进行发射。

02

太原卫星发射中心

太原卫星发射中心是1967年我国自主建设的第一座火箭卫星发射场，主要承担太阳同步轨道和极地轨道等航天器的发射，每年可以执行数十次发射任务。在1988年，这里成功发射了我国第一颗气象卫星“风云一号”。

该中心地处黄土高原晋西北山麓，属寒温带半干旱大陆性季风气候，四季分明，春季干旱少雨，降水集中在夏季，冬季寒冷干燥。昼夜温差较大，日照充足，湿度较小。太原卫星发射中心所在地气候干燥，年平均降水日数偏少，发生强对流天气的时间较集中，出现影响能见度的雾霾天气概率较小，有利于卫星发射。

03

西昌卫星发射中心

西昌卫星发射中心位于四川省西昌市北约60公里处的大凉山峡谷腹地，自1982年交付使用以来，发射活动已突破100次，近年年均发射活动达10余次。

西昌具有“天然发射场”的优越条件：一是纬度低（北纬28.2度)，海拔高(1500米)，发射倾角好，地空距离短。纬度越低离赤道越近，这既可充分利用地球自转的离心力，又可缩短地面到卫星轨道的距离，从而增加火箭的有效载荷。二是峡谷地形好，地质结构坚实。这样的条件有利于发射场的总体布局，对地面发射设施、技术设备及跟踪测量和通信布网有利，能满足多个发射场的建设。三是晴好天气多，发射窗口好。西昌年平均气温16.9℃，是全国气候变化最小的地区之一，日照多达320天，几乎没有雾天，试验周期和允许发射的时间较多。

04

文昌航天发射场

文昌航天发射场是我国首个低纬度濒海发射基地，位于海南省文昌市。由于纬度更低，与位于北纬28.2度的西昌发射场相比，这里发射的火箭，有效载荷将提高7.4%，可以使中国现有的运载火箭有效载荷增加300 多千克。

火箭从文昌发射后的夹角为19度，而从西昌发射后的夹角为27度，仅仅在校正夹角上，文昌发射场与西昌发射场相比，节省的燃料就可以让卫星多运行3年。当然，由于海南风雨、雷电偏多，火箭发射对定时的精准预报要求极高。

来源 | 中国的航天

编辑 | 裴津媛

校对|芦恬莹

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