近日，搭載問天實(shí)驗(yàn)艙的長(zhǎng)征五號(hào)B遙三運(yùn)載火箭順利轉(zhuǎn)運(yùn)至發(fā)射區(qū)。在沉浸式體驗(yàn)氣勢(shì)恢宏的轉(zhuǎn)運(yùn)現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，大家是否了解天氣會(huì)對(duì)火箭轉(zhuǎn)運(yùn)帶來(lái)哪些影響？

01
強(qiáng)對(duì)流天氣影響轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)程

天氣因素是火箭垂直轉(zhuǎn)運(yùn)的重要制約條件。一般來(lái)說，影響火箭垂直轉(zhuǎn)運(yùn)的氣象因素主要有雷電、強(qiáng)降水和大風(fēng)。

雷電

火箭轉(zhuǎn)運(yùn)必須是在沒有雷電的天氣條件下進(jìn)行。火箭箭體出于對(duì)強(qiáng)度的要求，往往采用金屬材質(zhì)構(gòu)成。這樣的導(dǎo)體非常容易成為雷電的“攻擊”對(duì)象，從而直接對(duì)火箭和箭上電子設(shè)備性能造成影響，導(dǎo)致這些精密的儀器設(shè)備工作異常甚至損壞，因而雷電在發(fā)射場(chǎng)周圍是“禁止訪問”的對(duì)象。

文昌航天發(fā)射場(chǎng)地處沿海地帶，暴雨頻繁，平均每年雷電天數(shù)高達(dá)百余天。為解決雷電防護(hù)問題，發(fā)射塔架采用了設(shè)立四座避雷塔和橫拉避雷線組成的立體網(wǎng)式防雷電系統(tǒng)，雷擊防護(hù)效率達(dá)到98.6％，形成了既能防直接雷也能防地面雷的立體防護(hù)效果。

強(qiáng)降水

轉(zhuǎn)運(yùn)還必須避開強(qiáng)降雨天氣。火箭在轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)并不是密閉的，部分接口裸露在空氣中，如果出現(xiàn)強(qiáng)降水導(dǎo)致雨水進(jìn)入箭體內(nèi)部，可能造成內(nèi)部的電子元器件短路損壞。

淺層大風(fēng)

淺層大風(fēng)也是影響火箭轉(zhuǎn)運(yùn)的因素。為了保障火箭轉(zhuǎn)運(yùn)途中的安全，一般規(guī)定距離地面100米高度以下的平均風(fēng)速不能超過20米每秒。若超過一定的閾值，就有可能威脅火箭的垂直穩(wěn)定性，箭體的震動(dòng)容易使箭體重心偏移、發(fā)生形變或?qū)齼?nèi)器件造成損傷。

在長(zhǎng)征二號(hào)F、長(zhǎng)征七號(hào)和長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭“三勇士”中，長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭因自身重量?jī)?yōu)勢(shì)，可承受的淺層風(fēng)相較前兩者更大一些。

02
文昌發(fā)射場(chǎng)氣象監(jiān)測(cè)有方

文昌航天發(fā)射場(chǎng)在建設(shè)之初就考慮了垂直轉(zhuǎn)運(yùn)和在發(fā)射塔架停留對(duì)氣象環(huán)境的保障需求。針對(duì)海南的特殊氣候條件，采用了新“三垂一遠(yuǎn)”測(cè)發(fā)模式，減少火箭在發(fā)射區(qū)的操作，縮短暴露在室外不良?xì)庀蟓h(huán)境下的時(shí)間和機(jī)會(huì)。同時(shí)，大力提高氣象預(yù)報(bào)的精準(zhǔn)度，重點(diǎn)加強(qiáng)雷電監(jiān)測(cè)、降水探測(cè)和監(jiān)測(cè)以及淺層風(fēng)探測(cè)能力建設(shè)，具備了應(yīng)對(duì)復(fù)雜天氣變化的硬實(shí)力。

在雷電監(jiān)測(cè)方面

發(fā)射場(chǎng)在海南和廣東聯(lián)合地方氣象局布設(shè)了多個(gè)閃電探測(cè)點(diǎn)，形成了覆蓋發(fā)射場(chǎng)區(qū)周邊的密集雷電監(jiān)測(cè)網(wǎng)。

在降水探測(cè)方面

建設(shè)了一部S波段多普勒天氣雷達(dá)和一部X波段雷達(dá)，可探測(cè)場(chǎng)區(qū)周邊250公里范圍內(nèi)降水云團(tuán)的演變，發(fā)射場(chǎng)區(qū)及周邊也建有多個(gè)自動(dòng)氣象站，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)場(chǎng)區(qū)及周邊降水情況。

在淺層風(fēng)探測(cè)方面

建設(shè)了淺層風(fēng)測(cè)量塔，在發(fā)射塔架的避雷塔搭建淺層風(fēng)探測(cè)設(shè)備，能夠有效探測(cè)發(fā)射場(chǎng)內(nèi)100米高度的風(fēng)向風(fēng)速。

在垂直轉(zhuǎn)運(yùn)過程中，轉(zhuǎn)運(yùn)軌道旁設(shè)有便攜式激光雷達(dá)，用于探測(cè)周邊淺層風(fēng)的變化，場(chǎng)區(qū)內(nèi)安裝有微波輻射計(jì)等設(shè)備，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)場(chǎng)區(qū)上空水汽條件和大氣穩(wěn)定度情況，這些探測(cè)設(shè)備和監(jiān)測(cè)網(wǎng)對(duì)保障火箭垂直轉(zhuǎn)運(yùn)都發(fā)揮了重大作用。

延伸閱讀哪些天氣因素會(huì)影響火箭發(fā)射？

一、火箭發(fā)射很怕天氣“搗亂”

一般來(lái)說，火箭發(fā)射需要“溫和”的氣象指標(biāo)，包括溫度適宜、風(fēng)速合適、地面到高空不能有強(qiáng)的風(fēng)切變，不能有雷電、強(qiáng)降水等強(qiáng)對(duì)流天氣等等。例如在文昌衛(wèi)星發(fā)射場(chǎng)，火箭發(fā)射的最大氣象考驗(yàn)是“三高三強(qiáng)”，即高溫、高濕、高鹽，強(qiáng)臺(tái)風(fēng)、強(qiáng)雷暴、強(qiáng)降水。擇在汛期，頻繁出現(xiàn)的雷電、短時(shí)大風(fēng)的預(yù)報(bào)是氣象服務(wù)保障的重點(diǎn)，也是難點(diǎn)；非汛期很少有雷暴、強(qiáng)降水天氣，那么風(fēng)就成為關(guān)鍵的氣象因素。

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火箭發(fā)射時(shí)對(duì)氣象條件的要求更是極為嚴(yán)苛，無(wú)論是風(fēng)速、降雨、雷暴等氣象數(shù)據(jù)都要在規(guī)定范圍之內(nèi)，如果氣象條件無(wú)法滿足發(fā)射要求，發(fā)射任務(wù)將會(huì)推遲。因此，根據(jù)發(fā)射任務(wù)的不同，發(fā)射場(chǎng)都會(huì)準(zhǔn)備多個(gè)發(fā)射窗口。

二、四大火箭發(fā)射場(chǎng)的選擇均與氣象因素有關(guān)

01酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心

酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心降水極少且集中在汛期，是測(cè)試及發(fā)射“長(zhǎng)征”系列運(yùn)載火箭、中低軌道的各種試驗(yàn)衛(wèi)星、應(yīng)用衛(wèi)星、載人飛船和火箭導(dǎo)彈的主要基地?；匾嗉缲?fù)殘骸回收、航天員應(yīng)急救生等任務(wù)，是我國(guó)規(guī)模最大的衛(wèi)星發(fā)射中心。

該中心所在地屬于西北極端干旱區(qū)，屬于內(nèi)陸及沙漠性氣候，降水極少，年降水量?jī)H為76.9 毫米，且變率大，地理、季節(jié)分布不均，主要集中在6月至9月。這里地勢(shì)平坦，人煙稀少，一年四季多晴天，云量小，日照時(shí)間長(zhǎng)。每年約有300天可進(jìn)行發(fā)射。

?02太原衛(wèi)星發(fā)射中心

太原衛(wèi)星發(fā)射中心是1967年我國(guó)自主建設(shè)的第一座火箭衛(wèi)星發(fā)射場(chǎng)，主要承擔(dān)太陽(yáng)同步軌道和極地軌道等航天器的發(fā)射，每年可以執(zhí)行數(shù)十次發(fā)射任務(wù)。在1988年，這里成功發(fā)射了我國(guó)第一顆氣象衛(wèi)星“風(fēng)云一號(hào)”。

該中心地處黃土高原晉西北山麓，屬寒溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，春季干旱少雨，降水集中在夏季，冬季寒冷干燥。晝夜溫差較大，日照充足，濕度較小。太原衛(wèi)星發(fā)射中心所在地氣候干燥，年平均降水日數(shù)偏少，發(fā)生強(qiáng)對(duì)流天氣的時(shí)間較集中，出現(xiàn)影響能見度的霧霾天氣概率較小，有利于衛(wèi)星發(fā)射。

03西昌衛(wèi)星發(fā)射中心

西昌衛(wèi)星發(fā)射中心位于四川省西昌市北約60公里處的大涼山峽谷腹地，自1982年交付使用以來(lái)，發(fā)射活動(dòng)已突破100次，近年年均發(fā)射活動(dòng)達(dá)10余次。?

西昌具有“天然發(fā)射場(chǎng)”的優(yōu)越條件：一是緯度低（北緯28.2度)，海拔高(1500米)，發(fā)射傾角好，地空距離短。緯度越低離赤道越近，這既可充分利用地球自轉(zhuǎn)的離心力，又可縮短地面到衛(wèi)星軌道的距離，從而增加火箭的有效載荷。二是峽谷地形好，地質(zhì)結(jié)構(gòu)堅(jiān)實(shí)。這樣的條件有利于發(fā)射場(chǎng)的總體布局，對(duì)地面發(fā)射設(shè)施、技術(shù)設(shè)備及跟蹤測(cè)量和通信布網(wǎng)有利，能滿足多個(gè)發(fā)射場(chǎng)的建設(shè)。三是晴好天氣多，發(fā)射窗口好。西昌年平均氣溫16.9℃，是全國(guó)氣候變化最小的地區(qū)之一，日照多達(dá)320天，幾乎沒有霧天，試驗(yàn)周期和允許發(fā)射的時(shí)間較多。

04文昌衛(wèi)星發(fā)射場(chǎng)

文昌衛(wèi)星發(fā)射場(chǎng)是我國(guó)首個(gè)低緯度瀕海發(fā)射基地，位于海南省文昌市附近（北緯19度19分）。由于緯度更低，與位于北緯28.2度的西昌發(fā)射場(chǎng)相比，這里發(fā)射的火箭，有效載荷將提高7.4%，可以使中國(guó)現(xiàn)有的運(yùn)載火箭有效載荷增加300 多千克。

火箭從文昌發(fā)射后的夾角為19度，而從西昌發(fā)射后的夾角為27度，僅僅在校正夾角上，文昌發(fā)射場(chǎng)與西昌發(fā)射場(chǎng)相比，節(jié)省的燃料就可以讓衛(wèi)星多運(yùn)行3年。當(dāng)然，由于海南風(fēng)雨、雷電偏多，火箭發(fā)射對(duì)定時(shí)的精準(zhǔn)預(yù)報(bào)要求極高。