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气象保障胸有成竹
——访酒泉卫星发射中心技术部气象室主任刘汉涛
  文章来源:科学时报 2008-9-26 发布时间:2008-09-26 【字号: 小  中  大   

    每次神舟飞行任务执行前,最让人担心和牵挂的已不是各个系统的准备工作了,而是气象。无论是下雨、下雪还是刮风,都可能影响飞行任务的执行。

    就在神舟七号载人航天飞行任务日益逼近时,很多人的目标和焦点又集中到了酒泉卫星发射中心技术部气象室主任、高级工程师刘汉涛的身上。虽说他不是最终决定火箭何时发射的人,但是他们所提供的预报信息,却直接影响着发射任务的进展情况。

    “神六”的惊险

    在执行神舟六号载人航天飞行任务时就因气象问题发生了惊险的一幕。

    2005年10月10日下午5时,也就是神舟六号载人航天飞行任务的前一天,戈壁滩上刮起了一股强风,并有扬沙,直到11日凌晨才结束。不过,到12日凌晨5点,就在神舟六号载人航天飞行任务进入四小时发射程序时,强风不仅没有停止,反而下起了大雪。6时左右,大雪停了,天气好转,发射正常进行。

    “当时一切都在我们的意料之中。”9月7日中午,趁着午饭时间,记者采访了刘汉涛。当记者提起“神六”的这段经历时,刘汉涛仍记忆犹新。

    刘汉涛告诉记者,在神舟六号安全转运的那天下午,他们就发现新疆上空一个低涡系统已裂成两股冷空气,正向发射场方向扑来,会对发射日产生影响。根据观测资料和历史资料分析,刘汉涛向总指挥和领导如实汇报了天气情况:“受第一股冷空气影响,10日夜间有大风扬沙,11日凌晨结束;受第二股冷空气影响,12日凌晨有大风和降水,6时左右,天气转好,符合发射条件。”一切与他们预报基本吻合。最终,“神六”在符合发射气象条件的情况下成功升空。

    如今已到“神七”发射的时候,当记者问刘汉涛此时的心情如何,他笑了笑说:“我们依然是按工作节点在有条不紊地工作。”

    气象条件直接影响发射

    刘汉涛说,他们一般是在临发射前24小时到48小时向指挥部提供发射当天天气状况的预报,指挥部根据天气状况来最终确定发射时间。

    “火箭发射是有严格的发射气象条件的。”刘汉涛说,总共有七八条,任何一条不满足都不行。例如,不能有降水,无论下雨还是下雪;平均风速不能大于10米/秒,对高空风速、高空的风切片也作出了具体要求;更不能有雷电沙尘暴,包括浮沉天气,即能见度不能过低,等等。

    拿高空风来说,其实高空风判别范围比较广,但运载火箭、载人飞船关心的是9到12米的高空风,这也是发射场出现高空风速最大的地方,也是风切面影响最大的地方,对火箭、飞船影响最大的也在这个层面上。

    1992年,西昌发射了一个卫星,火箭一切正常,但起飞时火箭在空中解体爆炸。后来专家分析原因,就是因为高空风超标。

    刘汉涛解释说,高空风速太大,会使火箭的方向偏离,如果震动的最大值太大,火箭的方向无法调整,偏离了航向,火箭只好自毁。其他如雷电,也可能引起火箭爆炸;下雨则可能对火箭的元器件造成损伤。

    “比起发射来,真正对气象来说最关键、最难的,是在我国飞船的三垂转运模式上,它对气象的要求最高。”刘汉涛说,垂直转运是从测试场厂房到发射架的1.5公里间,这个过程中基本上没有任何辅助手段,火箭、飞船就放在转运车上,转运需要将近2个小时。而转运最怕的就是大风天气。因为将近60米高的火箭,质心离地面大概是47米左右,风太大容易给垂直转运造成风险。

    “在我们这里,刮风太常见了,没有任何冷空气系统就可以刮风。”刘汉涛说。因此,预报人员必须准确预报出垂直转运的这2个小时的气象情况。

    气象预报一般至少提前两昼夜进入预报状态。“一旦大指挥部确定按计划发射,接着就进入临发射程序,我们就要马上提供预报,然后加注原料。后面我们有很多预报需要发布。”刘汉涛说。

    包括逐时的气温预报,这主要涉及火箭加注量的计算,火箭加注多少要根据气温计算。刘汉涛解释说,由于发射塔没有密封的空调,没有办法对燃料进行调温,而燃料可能因热胀冷缩的影响而发生变化。因为燃料不能加太多也不能太少,多了,点火时就会出现溢出的问题;少了,火箭就无法发射到预定轨道。所以,火箭加注人员要根据气象人员提供的气温预报计算燃料加注量。

    其次是风速预报和探测高空风的情况。气象人员必须在临发射前的9小时、6小时、3小时时放探测气球,探测高空风。在临发射前的3小时还放一个大气电场的探测球,探测空中大气电场的强度。同时,气象人员还要根据天气情况随时汇报订正预报。

    “临近发射的前几天,在我们的火箭、飞船从总装测试厂房转到发射阵地后,指挥长几乎天天来我们这里听气象预报,有时一天不止一次,因为那时唯一等待的就是气象情况,就是看气象行不行。”刘汉涛说。

    不放过任何一份资料

    “天气虽然变化无常,但在重大节点时,我们付出了努力,准确率总会有所提高。”刘汉涛坚信。事实上,从“神一”到“神六”的任务中,他们在关键节点的任务保障上都没有出现过大问题。

    刘汉涛坦言,按我国的普遍情况,短期预报能达到70%~80%就很不错了。在神舟飞船系统内,工程总体的要求是,在关键节点的气象预报必须百分之百准确。

    “从技术层面上讲,百分之百准确肯定是不可能的。”刘汉涛说。但他们做到了让所有人员放心。

    而对他们来说,最重要的就是历史资料了。由于记者采访那天离发射还有一段时日,所以这段时间,气象人员主要利用发射场的历史资料,对发射月份的气候背景进行分析,像9月份、10月份的气候背景他们都作了详尽的分析。从历史来看,10月份是酒泉卫星发射中心一年中最好的季节,这个月至少有20多天的晴天,还有谭天——半阴半晴的天气。总体来说,9月份不是很差的季节,月底的平均温度是3.5℃。从历史来看,特别是预定发射窗口的天气还不错,基本上好天气的概率偏多。但由于9月是从夏季到秋季气候变化的季节,变化过程中,环流形式变化比较快。

    神舟六号载人飞船发射前下了一场大雪,而酒泉卫星发射中心最早下雪一般是在10月下旬,那场突如其来的大雪提前了十几天,预报人员之所以能准确预报,正是综合考虑了各种历史资料。

    “我们把附近台站的资料,包括河西走廊所有气象台站的气象资料都可以拿来综合分析。”刘汉涛说,如果没有历史资料做铺垫,气象预报根本无法进行。即使有气象科技手段,但只能保证系统性的东西不会报差,地方性的东西肯定报不出来。

    刘汉涛1989年毕业于成都气象学院天气动力学专业,在戈壁滩已经待了近20年,对于戈壁滩的气象应该说已经非常理解了,但每次任务来临时,他们仍不会放过任何一份资料。

    “我们每天接触到的资料有几十个G,几乎每天都要把这些资料看一遍。”他们利用的资料既有雷达资料、气象卫星云图资料,包括文字资料和图像资料,还有各种观测站的资料,全国的、甘肃省的资料他们手上都有。现在,他们也很重视研究一些数值预报产品,包括欧洲中心的、我国T213的、日本的、美国的、德国的他们都在用。

    “我们巴不得把所有的资料都拿来对比分析。”刘汉涛说。对他们来说,最重要的就是历史资料了。东方红一号卫星发射的地方离新的酒泉卫星发射中心有40多公里,刘汉涛称之为北面,那里已经有近50年的气象资料。“北面的资料对我们很有参考价值。”通过分析这些资料,可以让他们更好地了解戈壁滩这个地方的气象特征和变化规律。

    现在,他们还自主研发了一套发射场气象资料管理分析与应用系统,把所有的历史资料电子化。通过这套系统,他们不仅能实时看到各种气象资料,而且能进行统计分析。

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