火箭探测台风的世界首飞

　 　6分钟的飞行 

　　10月3日23时整，在离今年第22号台风“彩虹”中心近300公里左右的海南万宁，装载着多个探空仪的火箭点火发射。 

　　6分钟内，火箭在“彩虹”上空划过一道200多公里的弧线，在完成探空仪抛撒后，顺利落入南海深处。 

　　在短短6分钟时间里，数十名来自中国气象局上海台风研究所（以下简称台风所）、航天科工集团四院和海南省气象局的参试成员，目不转睛地关注火箭运行情况。他们既监控火箭飞行是否顺利，也关注着最为牵动人心的下投探空仪和数据回收。 

　　时速数千公里的火箭在飞行中，将多枚探空仪以专用减速箱的方式从内部弹射出来，探空仪以水平速度近似为零的状态下开伞，飘落在台风内部的不同区域。 

　　几分钟后，台风内部风、温、压、湿数据源源不断地经由卫星实时传回设于万宁市气象局的接收站。 

　　整个数据接收过程持续了约半小时，直到探空仪坠入大海。 

　　随后，试验团队连夜展开相关试验，对比车载“追风”GPS气球探空和火箭探空数据间的差异，分析数据质量。 

　　“这些数据精度高、质量好、一致性强，具有极大的科研业务应用潜在价值。”刚从美国飓风研究中心访问归来、专门从事下投式探空仪数据在台风中应用研究的汤杰博士说。 

　　据项目负责人、台风所所长雷小途评价，这是世界上首次使用远程探测火箭获取的台风内部数据，有望填补我国海上台风结构和强度直接探测手段的空白。 

　 　6小时的发射倒计时 

　　最终确定火箭发射时间是在3日17时，离发射只有6个小时。 

　　发射的时间和地点一方面取决于海上空域申请情况，另一方面建立在对台风位置和路径准确预判的基础上。如果所选位置离台风近了，风雨太大，发射和测控系统可能受到影响；如果远了，探空仪可能送不到台风核心区域，观测效果大打折扣。 

　　所以说，南海台风是挑战难度极大的试验目标。它们生成后登陆时间短，移动路径复杂，对确定试验窗口时间要求很高。 

　　为顺利完成试验，7月，试验团队的火箭观测车和“追风”观测车就在万宁就位，一边进行无弹条件下的联合演练，一边等待时机。 

　　近三个月的等待，终见“彩虹”。10月2日，试验团队根据“彩虹”变化及预测，将时间锁定在3日17时至4日8时；3日8时30分，又将时间窗口缩小至3日20时至4日5时；3日11时，进一步缩小窗口时间；17时才最终确定了23时整的发射时间。 

　　在之后的6个小时中，试验团队密切关注“彩虹”变化，确保设定的火箭路线不会出现偏差。 

　　22时45分，所有人员从发射点撤离，前往安全点。 

　　当火箭升空的同时，试验团队进行了“追风”车载GPS的加密探空，海口和三亚气象部门同时增加了探空加密观测，广东省气象局也在阳江进行了加密探空观测，中国气象局广州热带海洋气象研究所在湛江进行了小球加密探空。尽可能多搜集数据，才能进行更全面的比对分析。 

　 　3年多创造的“神话” 

　　3年多前，用火箭探测台风，在很多人甚至业内专家的眼里还只是个“梦”。 

　　当时，台风所和航天科工集团四院碰撞出“使用火箭作为运载工具，抛撒式下投探空”的火花，并成立了由装备研发团队和气象观测团队组成的“联军”。 

　　但是，从来没有一个国家和地区使用火箭探测过台风内部。美国是该领域的先驱，从“二战”结束起，就尝试使用飞机探测台风。美国有很成熟的利用飞机获取台风内部数据的技术，但从未有国家使用火箭作为载体，技术该怎样突破？专家们的怀疑和资金筹集的困难一度让整个团队苦恼。 

　　试验还做不做？做！试验团队没有犹豫，要避免现有手段定强偏差，提高我国台风定位定强话语权，就必须要有直接获取海上台风内部数据的能力。此外，这些数据也能更好地改进台风业务数值模式，提高台风预报准确率。 

　　该怎样做，照搬美国模式还是另辟蹊径？飞机获取固然灵活，但危险系数相对较高。即使经验丰富的美国也险些出现机毁人亡的事故。此外，飞机飞越台风需要几十分钟甚至数小时，不能同时投放探空仪所以很难还原台风瞬间原貌。试验团队中的追风小组负责人、台风所博士赵兵科说，相比之下，火箭更安全，且几分钟内下投多枚探空仪，几乎就是给台风来一个“瞬间照相”。 

　　在试验团队不懈努力下，这一概念逐步被业界认可。在公益性行业（气象）专项的资助下，历经3年，试验装备研发团队先后完成了火箭改装，设计并实现了车载火箭发射的抗风防雨、高空抛撒和单点数个探空仪弹射、GPS实时数据传输等，并成功解决了高速条件下抛撒、减速和探测仪防震及云层对卫星传输信号衰减等一系列技术难题。同时，试验团队一边与国际一流台风研究业务机构展开频繁交流，一边派出追风小组，从华东到海南，追逐了多个台风，进行大量各项观测试验。 

　　2015年初，世界上首批带着探空仪的远程火箭出炉，首枚火箭10月3日顺利发射，梦想成真。 

　　 未来的无限可能  

　　美国飓风观测研究的权威专家、被誉为穿越台风最多的人彼得·布莱克对火箭探测台风表现出十足兴趣。“很有潜力，我迫切地想知道这种方式搜集数据的效果。”他说。 

　　近些年，美国正在研究如何让飞机在更高更安全的区域飞行，我国也有性能较为接近的高空无人机。台风所正着手与相关部门联合，设计并研制我国的台风高空探测无人机系统。就这点而言，我国台风观测领域与国际先进水平的差距由60年以上缩小至5年左右，在某些方面甚至达到同一水平。 

　　国家地理空间信息协调委员会相关负责人评价，此次试验是航天事业与国民经济生活特别是气象减灾应用结合的典范。这对于进一步提高台风路径和强度预报能力以及防台风预警能力有重大意义。上海市气象局局长陈振林表示，上海市气象局将积极协调区域内资源，支持台风所抓住牵头国际合作项目的良机，精心设计并执行好台风观测试验。 

　　不过，雷小途清楚地认识到，试验只是新的开始。如何让台风内部探测手段常态化、业务化，还有很长的路要走。 

　　目前，台风强度变化的机理仍不很清楚，台风强度预报能力有限且进步缓慢。鉴于台风结构与强度变化的密切关系，获取更多的台风全生命史的内部结构特征的直接观测资料，被认为是提高台风生成和强度变化机制认识的必由之路。但此次试验用的火箭造价较高，如何在降低成本的同时，搭载更多探测设备并使得探测步骤更为简单，是火箭探测台风走向业务化的关键一步。 

　　然而，探测火箭及无人机等的发射场地、海空域、电磁和安全环境要求相对较高，我国东南沿海的海岸线又长，加快台风外场观测基地（站网）建设，并辅以专业的“追风”观测车，是我国火箭及无人机探测台风走向业务化的基础保障。 

　　“将来，基于各种飞行器的新型海上台风探测手段将作为卫星、雷达和气象业务观测网的重要补充。如果与近海浮标、梯度观测塔及车载追风观测等仪器协同使用，将在台风业务预报、数值模式发展及防台风减灾中发挥更大的作用。”雷小途说。　　（来源：  中国气象报记者 孙楠  《中国气象报》2015年10月15日三版） 

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