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“高空風”搗亂 長征八號首飛推遲兩天

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。

鮮為人知的是，長征八號火箭原定于12月20日發(fā)射，如今“首秀”推到22日，比原本的計劃晚了兩天。這背后究竟是何緣故？記者就此采訪了中國航天科技集團一院長征八號火箭研制專家。

傳說中的“高空風”

中國航天科技集團一院長征八號火箭副總設(shè)計師吳義田說，導致發(fā)射推遲的原因，是“高空風”在搗亂。

據(jù)他介紹，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影響。包括雷電、溫度、風等天氣因素，都會影響火箭發(fā)射，其中影響最為突出的，就屬高空風了。

據(jù)中國航天科技集團一院長征八號火箭控制系統(tǒng)主任設(shè)計師潘豪介紹，高空風一般距離地面4到20公里?；鸺┰酱箫L區(qū)時，會遭受強烈的氣流沖擊。

許多人會有這樣的經(jīng)歷：騎自行車時，如果側(cè)面突然吹來一陣大風，會被吹得歪歪倒倒。而在高空，這種橫向側(cè)風比陸地上的強烈得多，不僅會影響火箭的飛行姿態(tài)，如果風速過大，還可能導致箭體彎曲變形，甚至解體?？梢哉f，高空風就是火箭進入太空前必須闖過的“關(guān)卡”。

潘豪告訴記者，為了讓火箭能夠順利“闖關(guān)”，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，美國SpaceX公司的獵鷹重型火箭實施首次商業(yè)發(fā)射前曾兩度推遲，正是因為高空風等氣象原因。

這一次，長征八號火箭發(fā)射也差點與高空風“狹路相逢”。

吳義田向記者透露：發(fā)射場指揮部一開始瞄準的發(fā)射時間，比實際發(fā)射時間要早。

12月20日凌晨0時36分，長征八號運載火箭按流程開始煤油加注，一切程序都在按部就班進行。

中國文昌航天發(fā)射場測發(fā)大廳內(nèi)，火箭各分系統(tǒng)和衛(wèi)星試驗隊人員都在各自工位上監(jiān)視技術(shù)數(shù)據(jù)，01指揮員的調(diào)度指揮口令也在不斷響起。

同樣位于測發(fā)大樓內(nèi)的氣象會商間，發(fā)射場氣象系統(tǒng)負責人黨建濤和中國航科集團氣象工作人員則正在等待高空氣象探測數(shù)據(jù)。

就在1個小時前，他們從觀測到的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，受近日南海熱帶低壓和冷空氣影響，高空風風速明顯加大，如果到了發(fā)射窗口，風速過大，將不滿足最低發(fā)射條件。

“首先要排除是不是氣象探測設(shè)備出現(xiàn)故障導致數(shù)據(jù)異常，然后再進行一次計算?！?/p>

“熱帶低壓云系很強大，在高空中容易輻散，會直接導致發(fā)射場高空風向突變，不可控因素很多，還請上級慎重?！?/p>

吳義田說，最終，根據(jù)氣象商會的結(jié)果，發(fā)射場指揮部決定將發(fā)射時間推遲了兩天。

如何應對“高空風”搗亂？

據(jù)吳義田介紹，除了被動避讓，他所在的中國運載火箭技術(shù)研究院近年來開展了相關(guān)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(shè)計階段，根據(jù)最大概率會出現(xiàn)的風向和風速開展針對性設(shè)計，等等。

此外，每次發(fā)射前，科研人員還會根據(jù)發(fā)射前的氣象測量預報，通過設(shè)計火箭飛行程序角進行高空風補償。

“好比人在風中打傘，可以將傘對準風吹來的方向，抵消橫向的風力?！眳橇x田說，高空風補償?shù)姆椒ú捎孟嗤恚谀軌驅(qū)崿F(xiàn)的前提下，讓火箭迎風飛行，使火箭縱軸與風向平行。

不過他同時表示，這種方法只能在火箭達到一定速度后使用，而且動作不能太過突然。

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。

這些方法說起來簡單，要做好卻不容易，其中一個關(guān)鍵在于把握分寸。潘豪說，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。

吳義田告訴記者，如果在火箭設(shè)計階段過分考慮風場，會導致設(shè)計偏保守，火箭結(jié)構(gòu)過重；反之則會導致設(shè)計偏冒進，火箭結(jié)構(gòu)輕，對高空風的抵抗能力不夠。如何更好地平衡兩者之間的關(guān)系，還需要進一步探索。