火箭發射受天氣影響,風雲變幻可致發射延遲

儘管火箭擁有強大的推進力,但仍然受到大氣條件的影響。發射載具可以承受數百噸的推力、與太陽表面相當的高溫,以及類似小地震的震動;然而,風吹的變化或帶電雲層的出現都可能使發射延遲。天氣不僅是發射的背景,更是影響任務安全的重要變數。每次火箭發射都涉及大氣電場、風速、溫度和濕度等多種因素的複雜交互作用。

每個因素都有其在「發射確認標準」中的相應條目,這是一份決定倒計時是否繼續的清單。或許最具戲劇性的天氣危害是雷電,無論是自然產生還是人為觸發。火箭的金屬機身和被電離的排氣流形成了一條導電路徑。如果火箭升入帶電雲層,甚至可能會觸發雷電。1969年NASA的第二次登月任務Apollo 12幾乎因為這個原因而中斷,當時其土星五號火箭在發射後不久就遭到雷擊。

這次近乎災難的事件促使NASA制定了雷電發射確認標準,這些標準至今仍然在使用。根據這些規定,任何火箭不得在延伸至零度以下的雲層中發射,或在有降水的雲層附近進行發射,亦不得在最近雷電的定義半徑內發射。範圍氣象官使用場地感應器和雷達監測電場強度,以評估雲層類型和運動。

在這個網絡中,只要出現一次「不適合發射」的讀數,發射就可能被暫停,即使地面上的天空是晴朗的。然而,電力因素只是整個問題的一部分。高層風速可能是最穩定的限制因素。火箭在低層大氣中迅速加速,這裡的風速隨高度而劇烈變化。這種變化被稱為風切變,會在火箭的結構上產生彎曲和扭轉的力量。過多的風切變可能超過設計限制,或使火箭偏離預定航道。

為了防範這種情況,氣象學家在每次發射前會釋放氣象氣球,以繪製整個氣流層的風速和方向。獲得的數據會即時輸入到軌道模型中,以確定火箭是否能安全地通過每一層空氣。地面風同樣重要,尤其是對於如SpaceX的Falcon 9這類高大纖細的發射載具,它們在飛行的最初幾秒鐘內必須保持穩定。發射平台上的強風可能導致過大的側壓,或使指導控制的餘量變得過於緊湊,無法確保安全。

溫度和濕度也增加了進一步的複雜性。極端低溫會影響推進劑的壓力和硬體性能;高濕度在液態氣體冷卻周圍空氣時可能導致結冰;而濃密雲層或大雨可能攜帶超冷液滴或冰晶,這些都可能損害感應器或光學設備。降水還預示著不穩定的氣流,這可能與火箭的空氣動力學產生不可預測的相互作用。

這些條件都是決定天空是否可以發射的更大系統的一部分。SpaceX、NASA和美國太空部隊都根據數十年的數據維持詳細的氣象模型和標準。發射的決策並非憑直覺,而是基於數據:風速閾值、電場測量、雲頂高度和雷電距離。因此,當聽到任務因「天氣」而被取消時,實際上很少是因為金屬上的雨滴,而是因為在海岸上方隱形層中展開的物理現象:三萬英尺的橫風、帶電雲層中的冰晶,或微妙的風切變可能使火箭的飛行路徑偏離危險的一度。

最終,天氣並不是敵人,而是平衡者。它提醒工程師和飛行指揮官,太空飛行並不僅僅是從點火開始,而是從空氣本身開始。儘管火箭似乎能夠違反重力,但它仍然必須聽從天空的指揮。直到天空平靜下來,地球上最強大的引擎必須靜待。


Henderson
Henderson 主要擔任「炒稿記者」的職責,以翻譯最新科技,手機 電動車等消息為每天的工作。