专业文章
40%的航天发射延期背后：天气风险不容忽视
从雷电风险到高空风场，天气因素贯穿火箭发射的每一个关键环节，从倒计时到腾空而起的瞬间，都在影响着发射决策。
虽然太空发射通常取决于地球大气层以外的情况，但任务的成败往往早在发射前就已埋下伏笔。天气是航天任务中最难预测且影响最深远的变量之一，从前期规划到发射前的最后几秒钟，天气始终关系着任务的安全、进度和成本控制。
在本文中，维萨拉气象与航空业务战略发展负责人 Aki Lilja 结合三十余年的行业经验，分享天气智能技术如何帮助航天领域更精准地洞察大气环境，从而更有把握地做出发射决策。
天气是每一次航天发射背后不可或缺的“无声伙伴”。从决定为火箭加注燃料的那一刻起，到最终下达“准予发射” 指令，大气条件始终影响着每一个关键决策。当发射窗口以分钟计算、任务成本以百万计时，即使是微小的不确定性，也可能带来重大的影响。
行业数据显示，高达 40% 的航天发射延期与天气因素有关，这一比例远高于大多数技术故障所造成的影响。因此，天气智能技术不仅是发射任务的辅助工具，更是保障发射安全、高效与可预测运行的关键支撑。
随着阿耳忒弥斯二号（Artemis II） 任务成功推进，以及业界将目光投向阿耳忒弥斯三号（Artemis III） 等具有里程碑意义的后续任务，深入理解和精准掌握大气环境的重要性正与日俱增。载人航天任务对安全性的要求更高、限制条件更复杂，需要持续监测从地面到高层大气的各种环境条件，以确保任务顺利实施。
90 多年来，维萨拉一直处于大气测量领域的前沿。如今，维萨拉不断为全球航天机构、气象服务部门和商业航天发射运营商提供精准、实时的环境数据与洞察，帮助客户更好地理解大气环境，为关键任务决策保驾护航。
决定发射准备状态的气象因素
发射决策取决于多种大气条件的综合影响，而这些条件在起飞前的几小时甚至几分钟内可能会迅速变化。
从地面到高层大气的风场影响
在整个上升飞行过程中，运载火箭对风场变化极为敏感。无论是地面风、高空风，还是垂直风切变，以及发生在最大动压区（Max-Q）附近的湍流，都会对火箭的飞行轨迹和结构载荷产生重要影响。
准确掌握从对流层到平流层的完整垂直风廓线信息，对于充满信心地做出“发射”或“暂停发射”决策至关重要。
闪电与大气电活动
闪电是影响航天发射计划、导致任务延期的主要天气因素之一。风险不仅存在于已经发生的闪电活动中，还包括具有电荷积累的云体。当火箭穿过这些带电云层时，可能触发诱发闪电现象。
因此，即使当前未观测到闪电活动，也需要对雷暴系统演变、大气电场条件以及云层结构进行持续监测，从而为发射决策提供可靠依据。
云、降水和能见度条件
云层结构可预示湍流或结冰风险，而降水则会影响飞行器的性能和地面系统。低云底高度和能见度差也会给飞行航迹追踪和航程安全保障带来挑战。
温度与湿度条件
温度和湿度会影响一系列对发射至关重要的因素，从燃料处理和地面作业到上升轨迹沿线的大气条件。监测这些变量有助于确保系统可靠运行，并支持对周围环境进行准确评估。
然而，大气环境始终处于动态变化之中。如何在天气条件不断演变的情况下，持续获得准确、实时的环境信息，是航天气象保障面临的重要挑战。
Soundings: building a real-time 3D view of the atmosphere
Upper-air soundings remain the foundation of launch weather support, providing vertical profiles of temperature, humidity, pressure, and wind.
Vaisala’s Cirrus Sounding System MW51 enhances this capability with multi-sounding functionality designed for demanding environments such as spaceports.
Why multi-sounding matters
Multi-sounding enables multiple radiosondes to be tracked simultaneously, providing clear operational advantages.
It increases temporal resolution, allowing teams to follow rapidly changing conditions in near real time. It also enables spatial coverage across different locations, revealing local variations that a single profile would miss. In time-critical scenarios, it adds redundancy and reduces the risk of data gaps.
Combined with Vaisala radiosondes, this delivers highly accurate atmospheric profiles that support launch commit criteria, trajectory optimization, and structural load analysis.
闪电情报：从局部探测到全球监测
管理雷电风险既需要在发射场做到精准，也需要对更广阔的区域有全面的了解。
维萨拉提供了一个集成的闪电智能生态系统 将高精度本地探测与实时全球监测能力融为一体。这使操作人员既能监测发射台的状况，又能追踪上升气流通道及偏远地区正在形成的雷暴。
由此可实现更早的检测、对闪电活动规律的更深入理解，以及对触发闪电风险的更准确评估，从而在不影响安全的前提下，为更清晰的决策提供支持。
风场情报：从发射台到低层大气的综合感知
高空气象探测能够描绘大气的整体状态，但近地表的连续风况监测同样至关重要。
测风激光雷达：洞察垂直风场
测风激光雷达 能够远程获取覆盖多个高度层的高分辨率风场数据，并近乎实时地提供观测结果。这项技术有助于识别风切变层低空急流以及快速变化的风场结构。
地面观测：构建紧凑型传感器网络
在地面层， 维萨拉WXT 系列天气现象传感器 等紧凑型传感器可连续监测风速风向、气温、湿度、气压和降水等关键气象参数。
这些传感器部署于发射场综合区域后，可形成高密度的观测网络，帮助运营团队获得更加综合的天气态势感知能力，并为各项运行决策提供可靠支持。
天气雷达：掌握运行区域天气态势
天气雷达 能够实时呈现整个运行区域的大气状况，提供广域、连续的天气监测能力。
双偏振天气雷达可深入探测降水特征、风暴结构及天气系统的演变过程。这有助于在发射前的关键时段进行短期预报，并帮助团队了解天气系统相对于发射场和飞行轨迹的移动情况。
当与闪电和风数据相结合时，雷达能够绘制出大气层的完整图景。
掌握情况，助力更优发射决策
航天发射不能仅依赖单一的测量值，而需要贯穿大气层的一致、高质量数据。
维萨拉的各项技术设计上相互补充，涵盖探空、闪电探测、测风激光雷达、雷达以及地面观测等领域。这些技术协同工作，能够更全面地了解大气状况，从而提升态势感知能力，并为更自信的决策提供支持。
从不确定中洞察先机
随着发射任务日趋频繁、航天任务愈加复杂，天气始终是决定发射成败的关键因素。真正的挑战不在于天气是否变化，而在于我们能否提前看清它的变化。
借助维萨拉一体化气象观测解决方案，发射团队能够从“应对天气”迈向“预见天气”，实现更安全的运行、更充分的发射窗口利用，以及更从容的发射决策。
因为每一次成功发射的背后，都始于对大气环境的精准理解。
了解更多
Aki Lilja is Head of Strategic Development for Meteorology, Aviation, and Defense Meteorology in Vaisala’s Weather, Energy and Environment business area. Over his 30-year career at Vaisala, he has held roles ranging from radar signal processing R&D to sales and product management leadership, always focused on instruments and systems that support national infrastructure and enhance the safety of people, property, and transportation. He closely follows advancements in Artificial Intelligence and Machine Learning in weather forecasting, with a particular interest in how the value of weather observations can be maximized in meteorology, aviation, and defense applications.