航天发射如何选时间窗口
太阳活动对地球空间环境影响示意图。
天气预报为我们的生活带来了便利，晴雨冷暖只需看看天气预报就可提前知晓。
那你知道除了天气预报外，还有空间天气预报吗？是的，航天器“出门”就是要看空间天气预报的！
如何为航天器选一个适合发射的时间窗口呢？
问：何为空间天气预报？
答：空间天气预报，是以一定形式给出某种空间环境要素未来或未知的状态。一般来说，空间天气预报分为常规预报和专项预报。常规预报是一项持续性工作，会对未来一段时间内的空间环境状态或事件进行动态预测。而专项预报是以满足专业用户某方面特定需求而进行的预报。
比如，重大航天任务发射之前，都要进行常规预报，以确定一个比较合适的发射时间。神舟一号飞船在发射之前，曾因“将出现狮子座流星雨”的准确预报，推迟了发射期。
问：空间天气预报在我国有何发展历史？
答：从1970年“东方红一号”卫星发射开始，空间天气预报就贯穿了我国航天发展史。当年，在极其艰苦简陋的条件下，十几位科学家靠着手摇计算机和计算尺，根据几篇相关论文中的图片，经过三四个月的努力，最终计算出“东方红一号”的辐射能谱和所受辐射通量，为卫星成功发射奠定了基础。“东方红一号”也成为世界上最早考虑辐射带防护的卫星之一。
发展至今，空间天气预报已成为航天不可或缺的一部分。在载人航天工程系统组成中，空间天气预报属于空间应用系统下的空间环境保障分系统。
问：空间天气预报内容有哪些？
答：与常规天气预报一样，空间天气预报内容非常广泛。它包括太阳活动、行星际环境、地球磁场环境、磁层粒子环境、电离层环境、中高层大气环境、微流星及空间碎片环境等多方面的预报。
目前，空间天气预报大部分用于航天方向。比如进行“神舟系列”“嫦娥系列”的空间环境保障等。但也有部分空间天气预报开始进行更多方向、更多用户的探索。比如航空领域、电力系统、通信系统、灾害应急系统等。
问：什么天气算是适合发射的好天气？
答：对地球而言，太阳活动是空间天气的源头。恶劣空间天气环境主要由耀斑和日冕物质抛射引起，绝大部分由黑子群或活动区复杂磁场释放的能量所致。太阳爆发活动，会引起地球空间环境的一系列扰动。比如，耀斑会突然引起电离层骚扰、太阳质子事件、极盖吸收事件等；日冕物质抛射会引发地磁暴、热等离子体注入、高能电子暴、电离层暴、高层大气密度增加等。
以上事件，都会在不同程度上对航天器造成影响。因此，一般来说，如果没有太阳爆发活动，或者太阳爆发活动对地球空间环境的影响比较小，都可视为适合发射的好天气。
问：空间天气预报只针对航天器上天之前吗？
答：并不是。航天器在不同阶段，都有空间天气预报的参与。比如，在卫星上天之前的方案设计和研制阶段，研制部门会同预报部门一起，分析卫星将面临的空间环境，给卫星设计相应防护，使卫星在太空中具备一定的抵御空间天气事件能力。卫星发射之后，预报部门也会长期、连续地开展空间天气预报，并提供给卫星运管部门。这样，在太阳风暴发生期间，运管部门可根据预案，采取调整卫星工作模式或是临时关机等方式，来规避太阳风暴的影响。
问：有针对空间站的专门空间天气预报吗？
答：当然有。预报部门不仅要在发射任务前提供空间环境保障服务，还将开启全天候空间环境保障模式，不间断地为空间站在轨安全运行保驾护航。
空间站的运行期为10余年，长周期在轨将面临更加复杂多变的空间环境要素威胁，使工程任务越来越复杂。在此期间，影响载人空间站运行和航天员飞行安全的轨道空间环境，主要是高能带电粒子辐射环境和高层大气环境及流星体环境等。
这些环境变化，主要受太阳活动和地磁活动制约。如产生太阳质子事件，引起高能辐射环境变化等。地磁暴期间，高层大气密度会迅速上升，导致低轨道上航天器的阻力增加，从而改变航天器的正常运行轨道，增大航天器定轨和轨道预测的误差。这些因素，都将对空间站的运行产生威胁。因此，进行专门的空间天气预报是很有必要的。
问：为了我国空间站正常运行，我们做了哪些空间天气预报？
答：早在我国空间站的天和核心舱发射前一年，预报部门就进入了保障状态。先后为有关部门提供了空间站任务期空间环境预报和影响评估分析，为后续预报任务的制定和实行奠定了基础。
从天和核心舱发射前3个月开始，预报中心持续不断地向工程有关部门提供空间环境预报报告，对发射窗口的空间环境状况进行精密分析和预测，并分析空间环境可能对天和核心舱的影响，给出了精确的短期预报结论。
从天和核心舱入轨开始，预报中心进入空间站在轨飞行空间环境保障任务状态。空间环境预报员24小时值班，时刻监视空间环境变化，对太阳辐射、太阳质子事件、地磁暴、大气密度等空间环境要素进行监测、预报、警报和影响分析，及时报告空间环境态势，评估空间环境变化对载人空间站可能带来的威胁，协助空间站系统和航天员及时规避未知的空间环境危害，以确保空间站安全稳定运行。
（来源：中国军网-解放军报 苏子安 作者系中国科学院国家空间科学中心博士）
