为什么要发射和着陆火箭需要这些烦人的天气规则?



负责发射火箭的人员开了个老玩笑:如果火箭准备发射了,那么天气将迫使您将其推迟一天。

但是,为什么美国航天部队的第45太空翼NASA,其安全主管和所有与发射有关的服务如此关注天气呢?谁在乎它是否从发射台降下18公里,即使规则规定离它不应该离发射台18.5公里呢?还不够吗?

这些问题的答案是在导弹发射的历史上,有时我们是从痛苦的,甚至不是致命的事件中汲取了教训。那时我们了解了当负责发射的人员不听天气并且不考虑导弹的能力时会发生什么。

要为每个任务准备导弹发射,卫星和机组人员(对于载人飞行),您必须花费数十万小时的培训,测试和准备。从倒数开始到点火,飞行设备应运转正常。

经过所有这些艰苦的努力,只有一点不受任何人控制-天气。

发射条件列表中的天气部分是一组详细的说明,描述了太空飞船在起飞和着陆期间可以承受的极端天气条件,以确保成功完成任务。

在飞行过程中,将考虑诸如风向,湿度,温度,云量,降水等变量。此外,发射许可标准必须考虑到第45太空机翼提出的保护陆上,海上和空中人员的安全要求-这还包括拥有和管理发射的公司提出的火箭本身的天气要求。

在一些开始天气的标准中,有最大的雨水接近发射台,风速和风向,最大允许的风切变等。


在挑战者STS-51L发射前数小时,温度降至冰点以下之后,发射台上形成了冰。

这两个发射火箭的标准为美国在1986年1月28日挑战者号航天飞机近零发射时进行了一次关于太空飞行的猛烈教训该温度比启动MTKK航天飞机侧面加速器的最低允许温度低20°C

由于温度低,启动时右侧固体燃料加速器的主密封环和辅助密封环失效。代替失效的环,形成了一个临时密封,由于航天飞机遇到过的最大的风切变(随后的所有任务都会遇到),它被破坏了。

违反这两个天气规则导致七名宇航员死亡。

今天,社交网络积极讨论了由于高空强风导致的导弹发射取消。但是,“挑战者”灾难提醒我们,试图在不适应的条件下将火箭送入飞行可能会带来最严重的后果。

除了与火箭直接相关的规则外,还有一些规则旨在保护太空中心的员工和聚集在陆地,空中和海上观察发射的公众。

这包括明显的规则,例如需要避免雷击,以免它们受到撞击而损坏电子设备-因为这样,当偏离轨道时,就不可能摧毁火箭。

但是,与雷暴有关的规则鲜为人知,即使在发射台附近没有闪电的情况下,也会导致工作人员推迟发射。


LC-39A电缆加油站由阿波罗12号发射节拍引起的闪电

这是来自实际经验的规则的另一个示例。在阿波罗12号对土星5号火箭的飞行任务中,包括皮特·康拉德,理查德·戈登和艾伦·宾恩,在飞行的第一分钟两次遭到闪电袭击。

雷击导致若干关键任务系统发生故障,包括命令和服务模块的燃料电池以及所有导航显示。控制中心开始接收来自火箭及其团队的扭曲的遥测和消息。

幸运的是,在与阿波罗号飞船隔离的土星5号飞行计算机上,雷击不起作用,并且它继续运行,好像什么都没发生。

任务由飞行控制中心的一个人保存,他回忆说一年多以前,一个团队要求帮助找出他们收到的奇怪数据来自何处。最后,他将它们跟踪到位于命令和服务模块中的“信号调理设备(SCE)”源。

为了使设备恢复运行,必须在Apollo-12舱中按下特殊的SCE按钮。飞行主管和任务指挥官都不知道这个按钮,但是艾尔·宾(Al Bin)记得它是与完全不同的训练模拟有关的。

恢复遥测和信息传输后,任务进入轨道,对所有系统进行了全面检查,结果成功降落在月球上,然后返回了家中。

结果,专家开始更好地了解了导弹如何引起雷击,即使在没有自然雷击的情况下也是如此。


根据美国宇航局在1970年2月对该事件的评估,“具有导电表面和离子化废气的飞机会引起闪电,这会使电场的电势线扭曲,从而增加车辆顶部和废气流下方的电势梯度。”

用简单的语言来说,这意味着火箭是在大气层中飞行的巨型导体,因此即使在没有自然出现闪电的通常条件的情况下,引起闪电所需的电荷量也会减少。

闪电可能是由火箭飞过通常没有闪电的积云或原则上穿过任何密集的云造成的。

在这种情况下,即使在发射台附近未发现雷电,发射也会由于雷击的危险而延迟发射(从技术上讲,此规则适用于积云/浓云)。

在没有人的情况下发射时,将根据发射台附近的条件评估天气。但是当船上有宇航员时,会考虑与天气有关的其他标准。


Falcon-9火箭以阴天发射,但符合卡纳维拉尔角SLC-40现场的发射条件天气条件。

这可能会激怒那些已经走了数十万公里到达发射台的人们,并且他们已经知道在发射台旁边天气非常理想的情况下取消发射。

在航天飞机时代,天气条件相当容易评估,因为航天飞机必须降落在跑道上,在那里,支持团队可以进行试飞并确认天气是否符合或不匹配。

只有在能够实现取消任务的所有三种可能的情况下,航天飞机才能被发射:返回发射场,在海外着陆时取消,在环球航行一圈后在肯尼迪机场或加利福尼亚的军事基地着陆时取消。

这些预报是与美国国家海洋和大气管理局的气象局以及德克萨斯州休斯敦的一个气象太空任务组共同做出的。

对于SpaceX DM-2演示任务,这两个小组将是九年来首次团聚,为载人任务向肯尼迪航天中心的SpaceX火箭发射小组,加利福尼亚州的霍桑任务控制小组和休斯敦的NASA任务控制小组提供天气预报。德州

期待已久的载人飞船在星期三“龙”号飞船的发射过程中将受到很多天气的限制,鲍勃·本肯和道格·赫利将参与其中。

以下条件禁止乘员乘船升空:
  • 发射台上方162英尺[50 m]处的恒定风速超过30 mph。[48公里/小时]
  • 高空大气中存在风切变,这可能会导致发射火箭的控制出现问题。
  • 30 10 , .
  • 10 [18,5 ] - Cumulonimbus incus , .
  • 3 [5,5 ] .
  • 5 [9,2 ] , , .
  • 15 , , [9,2 ] , , ±1500 / ±1000 / .
  • 4500 [1,3 ] .
  • 10 [16 ] , .
  • 10 [16 ] 30 .
  • , .

在沿着北美东海岸和北大西洋的起飞航线上,航路上的天气被跟踪超过50个点。根据风,浪,闪电和降水的指标,在​​每个点计算天气超出可接受范围的可能性。

至于航天飞机,为了与“乘龙”船一起发射猎鹰9号火箭,可能取消任务的四个区域中某些地方的天气必须满足某些条件。

周五,SpaceX载人任务服务主管Benji Reid在一次专门的意愿飞行新闻发布会上指出,NASA和SpaceX将从美国和加拿大东海岸的39A发射站开始,在50个点跟踪天气,并且横跨大西洋到达爱尔兰。

在其中的某些点,将跟踪诸如风速和风向,波浪高度以及其他与海洋天气有关的参数之类的指标。

国家海洋和大气管理局信标的数据将在确定载人飞行任务能否在周三发射中发挥关键作用,其处理将由航天飞行任务的气象部门处理。

是的,当然,由于天气条件导致的发射延迟可能会让许多人失望,甚至在天气条件对他们而言理想的情况下也会感到尴尬。但是,存在这些规则不仅是为了确保火箭本身的安全,而且还为了确保其发射人员,货物,观察员,当然还有宇航员的安全。

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