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要发射或不发射:天气对太空发射的影响

Ligtning的螺栓。
克里斯·拉维斯(Chris gagasky)
气象学家和闪电应用经理
发布: 2020年7月22日
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空间发布会,例如即将于7月30日定于7月30日定于7月30日的持久性漫游者的即将推出,是精确且昂贵的任务,在该任务中,该启动窗口是根据目的地在其轨道上的最佳位置计算的。浪费的资源和时间需要最小化,而不会损害安全和保障。正如我们在2020年春天的SpaceX发射期间所目睹的那样,必须对发射场周围的天气事件进行不断监视,以确保任务的安全性和效率。

只有使用最准确,最可靠的天气数据才能实现这一点。Vaisala专门从事制造顶级天气测量设备和软件。除了在火星漫游车上提供压力和湿度传感器外,我们还可以参与发射活动。

可靠的天气测量是成功太空任务的关键

毅力漫游者将从卡纳维拉尔开普·卡纳维拉尔(Cape Canaveral)在美国佛罗里达州的肯尼迪航天中心发射。肯尼迪航天中心位于佛罗里达州的大西洋海岸,在亚热带地区,整个一年中,天气通常都温暖而潮湿,但在夏季的几个月中。炎热和潮湿的条件是雷暴的繁殖地,因此,佛罗里达州中部是团结状态中闪电活动最高的领域。根据Vaisala的说法国家雷电检测系统(NLDN)

因此,天气需求是严格的,每个发射都有自己的一套要求。美国空军第45天气中队(45 WS)使用各种天气传感器监视条件。均评估了天气站,气球,雷达和闪电检测系统提供的预测以及数据。每次发射都会监视地表天气,高空数据和闪电,随后每次发布闪电发布提交标准。如果无法满足天气需求,则在天气改善之前将延迟或擦洗。

各种因素可能会影响航天器的推出。传统的天气数据(如温度)起着作用,但是更复杂的天气数据,例如不同海拔的风和闪电的存在,也至关重要。云厚度会增加风险,降雨和湿度可能有害,大风可能会使火箭弹出路线。然而,闪电和雷暴是与空间发射有关的最重要的现象,尤其是在雷电富裕的佛罗里达州。

闪电可以在地面或空中撞击

雷暴构成了空中和地面太空发射的安全隐患,因此为了成功的任务,重要的是要知道闪电的发生在哪里。在空中,闪电会撞到火箭,从而伤害机组人员和船上的资源。在地面上,闪电也会损害人员和车辆。停止闪电也是有价值的知识,因为许多活动需要被暂停,直到风暴过去。没有可靠的数据,悬架的持续时间比必要的时间更长,浪费了资源和时间,或者悬架结束得太早,损害了安全性。

为了跟踪闪电,Vaisala在美国提供NLDN全球闪电数据集GLD360全球。NLDN和GLD360都通过检测闪电事件后在世界各地传播的电磁波来识别云中和云到地面闪电。在整个美国,NLDN能够以150米的精度和超过50%的云中闪电事件来识别超过95%的云到地面闪光灯。实际上,只有在发生闪电才能检测到闪电,但是Vaisala的NLDN在活动结束后11秒钟提供了数据。空间发射可以上止直到发动机点火,因此在整个倒计时中不断监控天气。

在发射区周围监视了闪电事件,在发射区域,云到地面闪电是最关键的威胁,以及在飞行道路上,云中闪电构成了巨大危害。Vaisala的系统可用于跟踪两者。45 WS使用VAISALA TLS200 NLDN的总闪电传感器和数据:组合数据构成中尺度东部范围闪电信息系统(MERLIN),由气象学家用来确定是否安全发射。

Merlin系统可以以极高的位置精度检测云到地面闪电,约为60米。发射场或航天器附近的任何闪电(16公里或更近)被认为是潜在的安全威胁,导致任务延迟或擦洗。

SpaceX LaunchAmerica:行动中的闪电安全

SpaceX LaunchAmerica活动在2020年5月对媒体和社交媒体引起了极大的兴趣,这是雷电和天气事件如何影响发射的一个典型例子。该发布定于5月27日举行,但由于发射设施周围的高电荷而必须磨砂。雷暴持续了一整天,Vaisala的NLDN在发射场50公里内检测到了10,000多次雷电事件。

即使在取消前两个小时内近两个小时内没有16公里的半径内有闪电,但大气是电动带电的,这意味着航天器可能触发了闪电。当火箭穿过大气中的积极和负电荷的区域时,火箭或其排气管可能会通过闪电闪光消散电荷。这将使船员陷入极大的危险。

肯尼迪航天中心和卡纳维拉尔角(Cape Canaveral)非常容易出现有害天气,似乎是空间推出的不寻常地点,但该地点带来了一些显着的好处。一个大原因是大西洋:由于飞行道路没有人口稠密的区域,它提供了一个安全的环境,以防出现问题。另一个原因是地球的旋转:从卡纳维拉尔角(Cape Canaveral)发射,航天器的升高约为每小时1,473公里,减少了所需的燃料量。

发射场周围的天气事件并不是笑话,需要不断地监视,以确保任务的安全。只有使用最准确,最可靠的天气数据才能实现这一点。

火星毅力漫游者,版权所有NASA/JPL-CALTECH

有没有人在那里?

是的,我们已经过去了数十年。很快,我们的技术将登上火星 - 与芬兰的气象学院合作,这是NASA MARS Exploration计划的新毅力漫游者的一部分。

克里斯·瓦格斯基(Chris Vagansky),瓦萨拉(Vaisala)

克里斯·拉维斯(Chris gagasky)

气象学家和闪电应用经理

克里斯(Chris)是一名运营气象学家,开发了用于数据和传感器的操作解决方案。他还为当前现有的天气技术开发了新用途。他的工作包括有关闪电数据的操作用途的研究和教育宣传以及辐射的新操作用途。克里斯(Chris)拥有密西西比州立大学(Mississippi State University)的运营和应用气象学背景,并于2017年完成了硕士学位。

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