天气研究与武器，美国削减民用气象经费，影响激光武器和反导体系

曾经的美国总统，也是曾经的盟军司令德怀特·艾森豪威尔说过，诺曼底登陆战之所以能取得胜利，是因为“拥有比德国人更优秀的气象学家”。

60余年过去了，这一基本理念依然未变。准确的空间天气预报对于保障卫星和地面雷达的安全至关重要。大气湍流方面的鲜为人知的研究推动了军用激光武器的进步，而这些激光武器是击败未来无人机威胁所必需的。尽管在打造全天候部队方面取得了诸多进展，但军方仍然迫切需要了解、预测和减轻天气对激光武器的影响，尤其是在防空和导弹防御方面。

近期美国民用气象机构经费的削减，或许将会危及美国曾经建立起来的所谓的战略优势。美国民用和军用气象研究的融合，为其导弹防御系统带来了极大的利益，美国国家海洋和大气管理局（NOAA）和美国国家航空航天局（NASA）的研究间接支持了高超音速武器的研发、卫星的部署和其他现代化的重点项目。如今，为了使全新的“金色穹顶”项目，以及其他项目取能获得成功，美国又重新开始重视民用气象领域的研究。

加速太空优先事项

对于美国军方来说，民用气象科学对于推进其国防太空的优先事项至关重要。

从太空跟踪高超音速导弹绝非易事，因为它们的红外特征很暗淡，而且会受到云层闪烁和反射、大气传输变化以及其他因素的影响。NOAA 对这些影响的研究，是实现高超音速探测的关键。事实上，NOAA的GOES-R等气象卫星项目，直接开发了反高超音速卫星系统，比如高超音速和弹道跟踪空间传感器（HBTSS）所使用的技术。制造气象卫星的工厂也制造导弹跟踪卫星。用于监控野火和云层模式的基础技术，直接有助于击败最致命的导弹。

投资于了解空间天气（地磁风暴、太阳耀斑及其他影响）的投资，对于确保美国太空资产的生存也至关重要。大气和太阳活动的常规波动可能会使卫星星座的轨道寿命缩短十倍甚至更多。意外辐射峰值的影响可能会损坏卫星结构和电子设备。为了维护和部署天基导弹防御资产，必须增强追踪空间天气的能力。

至于其他任务，例如商业和军事通信与传感，对更多卫星的需求只会加速这些趋势。2022年2月，49颗星链卫星中有38颗在发射后不久因中性质量密度水平增强（太阳活动与大气阻力相互作用）而脱离轨道。预计未来几年，这种活动将更加严重。

NOAA和NASA的咨询、研究和预测模型对于缓解这些问题至关重要。NOAA在2022年事故后开展的后续研究帮助SpaceX调整了其卫星传播算法，降低了再次发生事故的风险。与此同时，NOAA、NASA和JBH09等空军模型帮助卫星运营商在太阳风暴发生前做出调整。最后，美国政府对高辐射区域和南大西洋异常区的数据收集、研究对于设计卫星巨型星座，（包括太空部队和“金穹顶”的巨型星座都至关重要。由于太空领域事关重大，预计对这些服务的需求只会增加。

地球上的防空和导弹防御

在地球上，基础气象科学塑造了美国防空和导弹防御体系的特征。例如，确保关岛导弹防御基础设施的安全需要对台风进行可靠的预测，以及对拦截器和基础设施进行改造，使其能够适应炎热潮湿地区的气候。

无论是民用气象测量，还是设计能够在所有条件下工作的军用雷达，都需要掌握关于气象雷达相互作用（例如降雨引起的衰减）的基础科学知识。在海洋环境中，雷达系统可能会受到大气波导的影响，大气变化会扭曲目标位置和信号特征，预测这些变化对于避免盲点至关重要。

与此同时，为了监测北极空域，美国和加拿大正在采购超视距雷达，这种雷达能够反射电离层雷达信号，从而探测数千公里外的目标。NOAA和NASA正在推动电离层建模和测量方面的改进，新的改进措施对于提高这些雷达的精度至关重要，还能会为导弹探测引入了新的方法。

即使是太空气象事业也发挥着作用。1967年5月23日，美国预警雷达因太阳黑子发射的大型射电爆发，而出现信号丢失，导致空军下令核轰炸机进入戒备状态。幸亏美国空军航空气象局能够将此次干扰归咎于太阳活动，才阻止了事态进一步意外升级。

而且这些影响不仅限于传感器。从激光器到飞行试验等核心武器重点领域，不断受益于民用领域对路径、辐射、湍流和羽流现象等深奥课题的研究，而高超音速导弹和高能激光器等下一代武器受天气条件的影响很大。如果没有特殊的缓解措施，高超音速武器可能会受到与雨滴或湍流碰撞的影响——防御者可能会试图利用这种现象。定向能武器——尤其是高能激光器——对大气条件高度敏感，因为大气湍流可以将高能激光的射程改变几个数量级。因此，大气建模对于设计高性能系统至关重要。

完美风暴？

历史上，因赌博天气而失败的战役和帝国比比皆是。美国的创新模式将大学、联邦政府和商业气象研究与国防最终用途相结合，这已成为其持久的力量源泉。

东大也正越来越多地寻求模仿这种模式。东大认识到这些研究的军事用途，在气象气球、卫星和海洋调查方面投入巨资。为了测量太空天气，北京已加紧部署一个庞大的地面传感器网络，据说已经在2024年底至2025年期间完成。最能说明问题的是，东大将美国的民用气象研究视为威胁，并于2023年严厉打击在其领土内运营的外国气象站，按照美国人的理解这种行为反而是承认了其在气象研究代表着决定性的军事优势。

美国气象科学必须与时俱进。面对削减NOAA气象卫星采购和基础设施项目2.09亿美元，以及削减NASA地球科学项目11.6亿美元的计划，美国国会应该继续审查政府优先事项，包括定向能、高超音速武器和太空系统将如何受到影响。为此，美国由科学技术政策办公室（OTSP）、国防部、NOAA、NASA和行业利益相关者组成了相关的顾问小组。

或许美国人希望以此可以确定民用和军用研究方面的关联，并让国会的老爷们在气象对军事主导地位的重要性有所认识，然后避免削减这些领域的相关经费。