不要发射，不要发射，不要发射
马斯克那艘万众期待的“龙-2”载人飞船原本在5月27日发射升空，连特朗普都带着一家老小搭总统专机前去“捧场”，演讲稿都写好了，结果因为天公不作美，推迟到30号发射。气象台说30号的天气依然不好，可以发射的几率是五五开，特朗普坚持飞到现场观摩，好在最后发射成功，如愿以偿。
“龙”载人飞船成功发射
“不要发射，不要发射，不要发射......”如果你仔细读一读美国宇航局NASA为太空探索技术公司SpaceX的猎鹰9号火箭发射立下的“12条军规”，就会赫然发现，似乎除了晴空朗朗，否则那枚牛X得一塌糊涂的猎鹰9号就不能升空。
这究竟是为什么呢？本文就来讨论讨论这个问题。
先来看看这“12条军规”
它的真实标题是“Falcon 9 Launch Weather Criteria（猎鹰9号发射天气标准）”，由此可见，这是NASA专门为猎鹰9号火箭量身定制的，别家的火箭不执行这个标准。
NASA的“十二条军规”
限于文字，我仅拎出其中的几条翻译给你看：
如果在发射台162英尺（50米）高度的持续风力超过30节（55.5公里/小时），不要发射。
除非符合指定条件，否则在距发射台或飞行路线10海里（约18.5公里）范围内观察到闪电后30分钟内不要发射。
不要在离雷暴砧云10海里内发射。
不要在积雨云的10海里范围内发射，除非能够满足特定高度相关的距离标准。
除非符合时间相关的标准，否则不要通过积云发射。
总结起来，就是风大一点不能发射，有雷电不能射，附近有积雨云和积云都不能发射。
27日，肯尼迪宇航中心上空乌云密布
为啥NASA给猎鹰9号立这么多规矩？
这要从猎鹰9号火箭的设计理念说起。
许多人都说马斯克是一个“神人”，他原本就不是搞航天的，但SpaceX这么一家私营公司能在短短十几年时间里搞出一枚“重型火箭”，完全秒杀其他航天大国，简直就是“美利坚的奇迹”，也难怪粉丝们佩服得五体投地。
然而马斯克并不是神，他不过是成功利用了NASA将航天发射商业化这样一个机遇；利用NASA源源不断的发射合同和巨额补贴；利用美国航天领域几十年积累的科学成果、人才储备；利用已有的技术、标准、设备和“货架产品”；再用商业的方法将这些货架产品攒成火箭和飞船。
SpaceX的车间
那么马斯克的优势在哪里呢？他的SpaceX公司擅长商业化管理，抛弃繁文缛节，打破NASA几十年来的条条框框，以最大限度地节约成本；与此同时，SpaceX还将火箭制造的安全标准大幅度拉低，在制造上尽量选择低成本的部件和材料；在设计细节和产品包装上大胆突破，以打造外观科幻的火箭、飞船和宇航服。这样，当一家新兴科技公司与老牌航天制造企业波音、洛马竞争时，马斯克手里便有了一张王牌——便宜。
猎鹰9号细长的火箭
为了让猎鹰9号中型火箭更便宜，马斯克用了价格低廉的梅林发动机；又为了弥补发动机推力的不足，SpaceX给火箭做了全面减重，将燃料箱和起支撑作用的外壳做得更薄、减少甚至取消加强筋。并且，猎鹰火箭大规模采用航空铝锂合金Airware2198-T8，还采用大胆的半气球贮箱设计、氧化剂燃料槽共底设计等等。
左为猎鹰9号光滑壳体，右为传统火箭外壳
为了进一步减轻火箭重量，同时降低上升时的空气阻力，猎鹰9号比任何一枚运载火箭更加修长。它的箭体直径为3.66米，全箭高度却有70米，长径比达到惊人的19.13，远超出了长径比15的上限。如此细长的运载火箭世间少有。
猎鹰9号火箭的主要部分采用的是与空客A350飞机蒙皮一样的铝锂合金Airware2198-T8，它足够轻薄、便宜，缺点是机械性能和抗疲劳强度较弱，因此造成箭体的纵向刚度大幅度下降；火箭又被设计成细长的形状，带来的风险就是飞行过程中发生震颤的可能性大幅增加，搞不好会发生空中解体。
当射箭运动员弯弓搭箭瞄准目标、再松开手指将箭发射出去时会发生什么？
仔细观察射出的箭
由于推动箭矢的力来自箭后边的弓弦，因此细长的箭杆在空中并不是笔直地飞行，而是会发生震颤、一直扭动着朝前飞。
箭矢在飞行中会绕节点发生震颤
猎鹰9号火箭底部安装了9台发动机，通过设计的优化，SpaceX可以将火箭的震颤降低。从现有的猎鹰火箭发射成功率看，马斯克的豪赌取得了成功。但是，如果在火箭高速飞行的过程中遭遇侧向的外部推力或风切变，哪怕箭体振动频率发生小小的改变，导致的结果就是灾难性的。
天气对航天发射的影响
天气因素向来都深刻影响着航天发射，许多国家在发射航天器之前，一方面会精确计算时间窗口，以便使卫星或飞船能更精确地入轨、对接。同时，发射场也会密切注意周边区域的气象状况，并根据天气对发射做相应调整。
即便如此，还是会有一些火箭在发射的过程中遭遇大风甚至雷击。
1987年3月26日，美国阿特拉斯-半人马座AC-67火箭在大雨中发射海军FLTSATCOM卫星，火箭点火升空第38秒时被雷电击中，整流罩被击穿，助推器失效，最后不得不在空中引爆。
同样是遭雷劈，俄罗斯的联盟2.1B运载火箭就要皮实许多。2019年5月27日，联盟火箭携带俄罗斯格洛纳斯-M导航卫星发射升空后不久就遭闪电击中，地面遥测设备记录下整个过程，但火箭依然将卫星安全送入轨道。
俄罗斯联盟火箭发射中被闪电击中
创造了载人航天“奇迹”的依然是美国人，1969年11月14日，土星5号火箭载着阿波罗12号飞船开启第二次月球航程。火箭发射时天气不好，天空下着雨，火箭在点火升空36.5秒时被闪电击中，电流造成燃料电池组件过载失效；第52秒再次遭到雷击，火箭姿态显示器失效；倒霉的事不止于此，当火箭上升到对流层上方时又遭遇强风袭击，速度高达280.9公里/小时的强气流吹袭了土星5号。即便如此，火箭还是准确进入了预定轨道并成功将宇航员送上月球。
为什么积雨云如此危险？
当积云演变为积雨云时，暖湿气流剧烈上升，与此同时，云层上部的冷气团下降，两股或多股气流在云层中碰撞摩擦，形成强烈的湍流。湍流中包含着大量过冷水、冰晶甚至冰雹。
当火箭进入到积雨云层之中。它首先会被速度高达100米/秒的强气流推离轨道，同时云层内部的湍流和风切变会改变火箭的姿态并使之失控；即便是火箭通过强大的推力继续上升，那些在低层云团中的过冷水会附着在火箭表面并凝结起来，过冷水在上升的过程中结成越来越厚的冰壳，这使得火箭变得过重而无法入轨。
积雨云中激烈摩擦的气流使小冰晶产生大量静电电荷，这是闪电产生的原因。而火箭在上升过程中与空气摩擦也会在表面携带电荷，发动机喷出长长的高温尾气流为电荷的释放提供了通道。因此当火箭进入云层或处于积雨云附近时，云层中大量电荷就有可能通过火箭建立的电流通道向下释放，从而导致火箭本身遭受雷击。
积雨云中大量电荷会引发闪电
猎鹰火箭在发射的过程中一方面需要考虑正常情况下如何将载人“龙”飞船准确送入轨道，进而与国际空间站对接；同时还要考虑一级火箭的回收，以及万一发射失败，飞船返回舱在降落区域内的安全溅落。气象观测人员不仅要检测肯尼迪航天中心附近的天气状况，还需要确保火箭在整个上升段过程中，其沿途的气象条件也适合降落。
绿色轨迹为龙飞船的逃逸通道
综上所述
马斯克的猎鹰9号运载火箭是一款为商业发射而定制的运载器，为了尽可能地节省成本，SpaceX已经从火箭设计和建造过程中对所有指标都吃尽榨干，猎鹰9号再无半点余量能保证它能在云层中折腾。加之龙飞船的逃逸系统设计以及一级火箭的回收要求，猎鹰9号火箭发射需要满足更为严格的天气标准自然就在情理之中了。
航天事业充满风险与挑战，尽管马斯克的每一次发射都在赌运气，但NASA的“12条军规”没有一条是多余的。
载人“龙”飞船与空间站对接
SpaceX的龙飞船发射对接都取得了成功，让我们期待它也能安全返回吧。
