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nba为什么火箭延期(天有不测风云,说说航天发射推迟的原因都有哪些)

更新时间:2022-08-03 09:31:53

6月23日,北斗三号全球卫星导航系统的最后一颗组网卫星发射成功。这颗卫星原计划是于6月16日发射的,因火箭在临近发射前的测试中,发现产品技术问题,导致发射任务推迟。而前不久,SpaceX公司用猎鹰9火箭发射载人龙飞船任务也曾在发射前一刻决定推迟发射。

一些小伙伴可能会想,航天发射这么重大的事情,怎么这么不严肃,没个准呢?其实,这并不能怪科研人员工作不认真,反而是因为他们非常认真,不容火箭发射有半点闪失,才频繁出现这样的情形。说起来,还是因为影响火箭准时发射的不可控因素太多了,今天就为大家细细梳理一番。

“天有不测风云”

俗话说“天有不测风云”,天气条件是影响运载火箭发射推迟的最重要因素。即使是已经非常成熟运营的商业航空班机,也经常会因为恶劣天气而延误或取消。相对来说,更为娇贵的运载火箭,需要选择良好的天气来发射就不足为奇了。

在运载火箭发射窗口内可能出现的雷电、降水、温度、风力风向和云量等气象要素都有可能会影响运载火箭的正常发射。在美国航天飞机的任务历史中,有接近一半的延期发射都与天气因素相关。

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闪电击中挑战者号航天飞机的发射架

按照美国宇航局的标准,发射过程中不能有降水;东北方向风速不能超过33.8公里/小时,其他方向风速不能超过62.8公里/小时;气温低于8.9摄氏度将迫使发射取消;云层高度不能低于1829米。美国宇航局甚至针对积云、卷云制定了不同的发射程序。他们收集天气数据的网络,由地面站、海洋浮标以及在航天发射前几个小时升空的气象气球组成。数据一直收集到发射前最后几秒,即发射中止的截止时间。

我国的载人航天发射也是如此。在发射期间,发射中心的气象站一定会汇报风速、风向、温度、湿度、云层情况等详细信息,最后还会总结为一句话,“该气象条件可以满足发射要求”,然后才能进入下一步工作。

闪电是最让运载火箭头疼的,即使在地面上,发射架的四周都竖着好几个高高的避雷塔架。毕竟运载火箭的“肚子”里装了上百吨的易燃易爆推进剂,被闪电引爆的话可就“尸骨无存”了。

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肯尼迪航天中心的雷电

另外,火箭上娇贵的电子仪器也是承受不了雷击的。美国宇航局规定,如果在发射场半径8公里范围内发生闪电的可能性超过20%,火箭就不能加注燃料;如果在飞行路径16公里范围内观测到闪电,就不能发射。在这个半径内还不能有产生闪电的云。而且世界上有不少航天发射场都临海而建,气象活动复杂,雷击天气也更多。因此,运载火箭在发射前的大量工作都是围绕监测电场活动进行的,一切都是为了确保不会因为一点点火花带来灾难。

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龙飞船和猎鹰9号火箭发射的天气条件

高空强风也是运载火箭要尽力避免的。也许有朋友要问,火箭飞得那么快,动不动就十几、二十个马赫数,还害怕风把它吹跑了不成?

实际上,这与运载火箭的结构设计有关。因为火箭在起飞加速过程中,主要承受的是轴向的力,因此它一般被设计成薄壳细长的形状。这种结构形式抵抗横侧向力的能力较弱,而高空风就会产生这样的效果。幸亏高空风并不是经常有,而且时强时弱,这样运载火箭就可以选择一个好天气发射,避开高空强风。带来的好处就是结构不需要加厚增强,运载效率得以提高,经济效益也就上去了。

另外,少见的极寒天气也可能导致火箭发射任务取消。首先,火箭推进剂要发挥正常的效能,发动机要正常点火工作,都需要推进剂温度保持在设计点附近,不能偏离太多。

其次,火箭上一些需要产生相对运动的开关、活门、作动器等部件,如果处于偏离设计温度太多的情况下,可能会产生卡滞等情形,不能正常工作。另外,火箭上一些材料的性质如果偏离设计的使用温度太多,也会发生较大的改变,尤其是橡胶、塑料等有机材料更是如此。

最后,如果极寒天气导致箭体结冰,更可能导致火箭损坏。

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挑战者号STS-51L的发射现场。发射前的几个小时内,温度迅速降到了零度以下,可以看到发射井里冻上了冰碴

技术故障在所难免

运载火箭研制具有系统复杂度高、技术难度大、单点环节多等特点,技术复杂性和风险性尤为突出。土星五号运载火箭的部件数量超过200万个,航天飞机更是拥有超过250万个零件。作为工程奇迹的火箭,一个单点故障就可能威胁到整个任务的成败。

今年3月,SpaceX公司在发射猎鹰9火箭时,点火升空前的最后一瞬,计算机检测到发动机功率问题,火箭发射被取消。

由于航天发射的高风险性,科研人员最大的目标就是要确保每次发射做到万无一失。为了实现这个目标,一个最基本的原则就是不带隐患上天。火箭是由成千上万个零件组成的复杂系统,在组装运输和发射准备中难免可能产生一些细小的问题,但如果得不到妥善处理,就会影响全局的成败。

为了确保每一个零部件在发射时都能正常工作,运载火箭从进入发射场开始,就不断进行测试,以便查出可能的故障端倪。每次火箭发射前的最后几秒钟,成千上万的传感器还在收集数据,查看火箭体内是否有任何差错。假如其中任何一个传感器探测到一丝异常或令人担忧的迹象,它们都会触发发射中止,以确保火箭和有效载荷的安全。

偶然因素不可小觑

除了以上两大类原因,还有许多概率不太高原因,也会影响到运载火箭的准时发射。

2014年,美国执行国际空间站物资补给任务的火箭正准备发射,因一艘民船突然进入火箭飞行路径下方落区海域,造成发射任务被紧急取消。

落区是指运载火箭起飞后助推器、一子级等部件的可能坠落区域。在火箭发射前,要进行落区居民的疏散工作,尤其是一些在内陆地区的发射场,其落区尽量选择在一些人烟稀少的地区,但在发射前也需要对这些地区进行疏散,以免造成人员伤亡。而对于沿海地区的发射场来说,落区的选择较为宽裕,一旦被选定为落区的海域,则需要控制船只进入。

火箭发射场的一些偶然事故也会引起火箭发射延期。2019年9月11日,日本计划当日发射的H2B运载火箭就因为发射台发生火灾而取消发射。2015年2月8日,因为一个重要的军方雷达出现了故障,SpaceX公司计划发射深空气候观测台卫星的猎鹰9火箭,在距离发射还剩2.5分钟的时候,临时取消发射。

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接受高压水枪灭火的日本H2B火箭

甚至一些其他火箭的故障也会让发射计划延期。2014年8月,SpaceX公司临时宣布将下一代猎鹰9火箭的发射推迟24小时,原因是上周在德克萨斯中部试验场进行可重复使用验证的火箭因故障自毁。为确保这发火箭万无一失,则需要等到故障原因审查完之后才能发射。2011年3月,俄罗斯也曾因为轰鸣号火箭未能在上个月的发射失败分析中形成最终结论而暂停发射。

另外,随着技术手段的不断进步,一些概率极低的不可抗因素也被考虑进来,进而影响火箭准时发射。比如,美国要求在发射前进行空间碎片碰撞预警,如果在发射弹道上存在一定概率的空间碎片碰撞风险,发射也会被延迟。再比如,发生了严重超出预期的太阳风暴,有可能通过高能辐射、电磁暴等形式,毁掉航天器内部的电子元器件,甚至使其报废,这也会使发射活动推迟。

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太阳活动影响地球

火箭发射推迟并不是一件可怕的事情,从某种程度上来说,反而是航天工作者对于发射前检查更为细致严谨的一种表现。随着技术水平的不断提高,相信未来运载火箭的“准点率”将越来越高。


文/ 于远航

编辑/ 王立莉

审核/ 杨建 杨蕾

监制/ 索阿娣


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