中新網(wǎng)北京12月22日電 題：影響火箭發(fā)射的高空風是什么？
作者 郭超凱 高崇芮
12月22日，長征八號運載火箭在中國文昌航天發(fā)射場首飛成功，為新一代運載火箭“十三五”期間的發(fā)射任務畫上了圓滿句號。長征八號火箭原定于12月20日發(fā)射，但高空風異常致使發(fā)射時間推遲了2天。何為高空風？火箭發(fā)射如何應對高空風？記者采訪航天專家，一探究竟。
北京時間12月22日12時37分，長征八號運載火箭在中國文昌航天發(fā)射場成功發(fā)射，以“一箭五星”的方式將5顆衛(wèi)星送入預定軌道。萬珂 攝
(一)何為高空風？
火箭發(fā)射是一項高風險的復雜系統(tǒng)工程，極容易受到各種因素的影響，就連雷電、溫度、風等天氣因素，都會影響火箭發(fā)射。在諸多天氣因素中，要屬高空風對發(fā)射的影響最為突出。
高空風一般距離地面4到20公里。中國航天科技集團所屬中國運載火箭技術研究院長征八號火箭控制系統(tǒng)主任設計師潘豪介紹：“火箭在飛行過程中會穿越大風區(qū)，遭受強烈氣流沖擊。”他解釋道，人在騎自行車時，如果側面突然吹來一陣大風，會被吹偏。在太空中，這種橫向的側風比人們在陸地上感知的風要強得多，這會影響到火箭的飛行姿態(tài)。如果風速過大，還可能導致箭體彎曲變形，損壞火箭結構甚至導致解體。對于火箭來說，高空風就像設在空中的一道“關卡”，必須闖過這關，才能獲得成功。
為了讓火箭能夠順利“闖關”，發(fā)射前觀測、預報高空風，必要時調(diào)整發(fā)射時間，避開惡劣風況，成了火箭發(fā)射前必不可少的環(huán)節(jié)。2019年SpaceX獵鷹重型火箭首次商業(yè)發(fā)射就曾因為高空大風而推遲。
這次長征八號火箭發(fā)射也差點與高空風插肩而過。“我們一開始瞄準的發(fā)射時間比實際發(fā)射時間早，但就在發(fā)射前一天，科研人員預測到發(fā)射場上空高空風異常，不適合發(fā)射，因此根據(jù)氣象商會的結果，將發(fā)射時間推遲了2天。”中國運載火箭技術研究院長征八號火箭副總設計師吳義田說。
北京時間12月22日12時37分，長征八號運載火箭在中國文昌航天發(fā)射場成功發(fā)射，以“一箭五星”的方式將5顆衛(wèi)星送入預定軌道。宿東 攝
(二)如何應對高空風？
近年來中國運載火箭技術研究院一直在開展相關研究，采取了一系列措施降低高空風對火箭發(fā)射的影響，包括統(tǒng)計近10年發(fā)射場上空風速、風向等情況，在火箭設計階段就根據(jù)最大概率會出現(xiàn)的風向和風速開展針對性設計等。此外，每次發(fā)射前，科研人員還需要對發(fā)射日高空風進行測量和預報，通過設計火箭飛行程序角進行高空風補償。
吳義田表示：“人在風中打傘，為了拿穩(wěn)傘，習慣將傘的方向對準風的來向，以消除橫向載荷。高空風補償?shù)姆椒ê腿舜騻阋恢拢诳赡艿那闆r下，火箭縱軸指向火箭相對地球大氣運動速度方向，使火箭縱軸與火箭相對地球大氣運動速度方向之間的夾角為零。”不過，這種方法只能在火箭起飛達到一定速度后使用，并且不能突然加入。
在長征八號火箭研制中，科研人員還采用了一些新方法，如自主抗干擾控制法。潘豪說：“這種方法讓火箭在飛行過程中，能夠一邊辨識一邊補償干擾。換言之，火箭在感受到風吹過來后，可以產(chǎn)生相應的動作來減弱風的干擾。”不過，此次長征八號火箭首飛的發(fā)射情況特殊，高空風速過大，為了更加穩(wěn)妥完成發(fā)射任務，科研人員最終選擇將發(fā)射時間從12月20日調(diào)整至12月22日。
吳義田稱：“在火箭設計階段，如果將風場考慮得過嚴，就會導致設計偏保守，火箭結構過重，反之又會導致設計偏冒進，火箭結構輕，導致發(fā)射日風載荷高而無法實施發(fā)射的情況。如何更好地平衡兩者之間的關系、更好地解決高空風對發(fā)射的影響，還需要未來進一步探索。”(完)