神舟十四号成功发射 聊聊背后的气象奥秘

北京时间2022年6月5日10时44分，搭载神舟十四号载人飞船的长征二号F遥十四运载火箭，在酒泉卫星发射中心点火发射，神舟十四号载人飞船与火箭成功分离，进入预定轨道，发射取得圆满成功。

这是我国载人航天工程立项实施以来的第23次飞行任务，也是空间站阶段的第3次载人飞行任务。那么，有哪些气象因素会影响飞船上天呢？一般来说，航天器的发射需要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。

天气对火箭发射影响有多重要？

①火箭怕风？

对于一艘巨大的飞船来说，刮点风真的会对它产生影响吗？

以长征五号B运载火箭为例，重量超过837吨，是着实的庞然大物。发射前要先在组装车间完成组合以及竖立的过程，随后需要依靠专用的转场运输车将火箭运送至预定发射工位，2.7公里的路程不算远耗时却高达两个半小时，一路上是又慢又稳，怕的就是震动和突然地横向加速度造成火箭重心的偏移，而来自地面的浅层风就会严重威胁火箭的垂直稳定性，因此，为了保障火箭转运途中的安全，一般规定距离地面100米高度以下的风速不能超过10米每秒。

当火箭安全运达发射塔架风仍然威胁着箭体的安全，通过实验数据，当风速达到6米每秒时，箭体侧向所承受的弯矩力将达到1700公斤每米，而当风速进一步加大到10米每秒时，这种横向弯矩力会陡增到5600公斤每米，如果风力再大甚至会造成火箭因“弯折”而损坏。

所以，火箭到达发射塔架后直到发射当日之前的这段时间里，都会由塔架的金属门神将他“抱在怀里”好好的保护起来。

②火箭怕雷击？

火箭的箭体出于强度的要求往往是由金属材质构成的，这样的导体非常容易成为雷电的“攻击”对象，而超高能的攻击往往会带来严重后果，造成火箭和载荷的重要器件损坏，所以，雷电在发射场周围是“禁止访问”的对象，发射场周围10公里半径范围内不能有雷电出现是发射条件的下限。

为了防止有漏网的雷电突然袭击火箭，发射场塔架四周还会配备更高的避雷塔，比如文昌发射场就给发射工位建造了四座高度超过100米的避雷塔，用它们组成的防雷屏障给予火箭和发射塔架安全的发射环境。

③湿度、温度等影响几何？

大气湿度，对于处在飞行过程中的火箭而言倒还好，但是发射前的固体燃料火箭，最怕潮湿天气，因为它会降低燃料的燃烧效能，火箭飞起来没劲儿，速度慢了，高度也低了，相同燃料和飞行时间的情况下，距离就短了，也就可能完不成既定任务。

再比如大气压强，它会给火箭飞行额外制造阻力。从微观角度来看，火箭飞行时会透过流体的外形破开空气墙的阻拦，而大气压强较大的时候，火箭要面对更多气体微粒的包裹，与潮湿空气对固体火箭的影响似，大气压也会造成火箭飞行的额外负担。

温度对火箭发射的影响也很大，一般要求发射场温度要在40℃到-20℃之间，这主要是出于对燃料和密封零部件的考虑。温度太高，火箭燃料会加速蒸发流失，温度太低又会造成燃料凝固，密封器件失效造成燃料泄漏，或是重要线缆的松脱，管路堵塞等等异常。

发射基地选址与气象因素有关？

以酒泉卫星发射中心和西昌卫星发射中心为例

酒泉卫星发射中心：降水少

酒泉卫星发射中心是测试及发射“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。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。

西昌卫星发射中心：兼具低纬度和晴好天气优势

西昌卫星发射中心位于四川省西昌市大凉山峡谷腹地，自交付使用以来，发射活动已突破100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。

航天发射的气象保障工作有哪些？

适宜的天气状况是必要发射条件之一，发射火箭需要天气合适的窗口时间，窗口其长度和精度因任务不同而存在较大差异，有的以天计算，有的以小时计算，有的则以分秒计算。

发射窗口是一个确定的时间点，如果一秒都不能差，就叫“零窗口”发射。在发射神舟十四号载人飞船时，各级气象部门高度重视此次保障任务，提前安排部署相关工作。

雷电、降水、云量、温度、露点温度、相对湿度、大气电场、地面浅层风、高空风等气象要素对于火箭发射而言，一个都不能少。风云卫星、探空气球、多普勒雷达种种先进的监测手段都要配齐，预报员的丰富经验再结合计算机的数值预报，多方着手，把脉天气。

每一次火箭发射任务的载荷各有不同，气象团队也会针对火箭发射环节中的每个关键节点，结合可能出现的风险情况划分不同等级，制定详细的事件分析，做好相应的预防措施和风险监控预案。

用航天人的话来说，航天发射是一项高技术、高风险的系统工程，正是科学的决策、严谨的作风和成熟的心态，帮助航天人取得了一次又一次成功。越是临近发射窗口，就越是要劲儿的时候。每每此时，气象团队临危不乱、不惧干扰、准确研判、决策把关的身影，会给整个任务团队带来一份安心。