对于高速穿越大气层的航天器来说，高空风是必须慎重对待的飞行条件。
1995年1月26日，长征二号E火箭发射“亚太二号”通信卫星时，在升空约 50 秒后失利。事后中美双方虽然对具体原因判断不同，但提出的两种可能原因都涉及冬季高空切变风。
一次事故，一次次发射推迟，都说明风对航空航天影响重大。风切变，这个最令人难以捉摸的气象变量，它到底是什么？又是如何影响航空航天的？
比如，一架正在进近的飞机，前方还是迎面吹来的风，继续向前飞行几百米，迎风却突然减弱，甚至变成从机尾吹来的顺风；又或者，地面只是微风，向上几公里后，风速迅速增强，风向也发生明显偏转。这些都属于风切变。前一种变化主要发生在水平方向，后一种则主要发生在垂直方向。
因此，判断风切变的关键，不只是看某一处的风有多大，而是看相邻位置的风相差多少、变化有多快。即使两处的风速都不算极端，只要变化足够突然，也可能给飞行带来严重的影响。
风切变描述的是风如何变化。但对于正在飞行的飞机和航天器来说，更关键的问题是：当它们高速穿过这些不断变化的气流时，自身的飞行状态会发生什么？
飞机升空依靠的是机翼与周围空气的相对运动。迎风增强时，流过机翼的气流速度增加，空速和升力也会随之上升；迎风减弱甚至转为顺风时，空速和升力则可能迅速下降。如果这种变化发生在起飞或着陆阶段，留给飞机调整姿态、增加推力和恢复高度的时间将非常有限。
以飞机着陆为例，当它在距离地面约 300 米的低空穿过微下击暴流时，可能先遇到迎风，随后进入强烈的下沉气流，最后又突然转为顺风。美国联邦航空管理局资料显示，前后风速变化可达约 167 公里/小时，飞机的空速和升力会随之骤变，而此时留给机组调整的时间和高度都十分有限。
到了巡航阶段，风的影响依然存在，只是表现有所不同。高空急流的位置和强度，会直接影响飞机的顺风或逆风条件，进而改变飞行时间和燃油消耗；急流附近较强的水平或垂直风切变，还可能伴随晴空湍流，造成突然颠簸。需要注意的是，风切变与湍流并不是一回事，但强风切变可能为湍流的发生提供条件。
航天器虽然不依靠机翼产生升力，却同样要高速穿过大气层。高空风会改变航天器与周围空气之间的相对运动，使来流方向偏离箭体轴线，形成攻角和侧滑角。尤其在空气仍较稠密、飞行速度快速上升的阶段，这种偏差会转化为侧向气动力、结构弯矩和额外的姿态控制负担。工程上常用最大动压与攻角的组合参数，也就是最大(q\alpha)，衡量大气环境可能带来的气动载荷影响。
国内一项针对302组样本的研究发现，其中6.29%的样本在3.5小时内，最大气动载荷绝对差超过500Pa·rad，主要原因正是高空风出现异常增大或减小。通俗理解就是说，高空风观测和载荷评估需要不断更新，哪怕是临近发射也可能出现未知变化，导致风险突增。
即使完成上升，风的影响也没有结束。进入大气层、打开降落伞直至着陆或落水，不同高度上的风还会推动飞行器产生水平漂移，改变预计落点和回收范围。
从飞机的空速、升力和航路，到航天器的攻角、载荷、轨迹与落区，风通过不同方式贯穿飞行全过程。那么，这些看不见的风，如何被转化为预警信息、工程参数和任务决策？这就需要风场数据真正进入航空航天的业务系统。
在航空领域，飞机起飞前，机场会利用低空风切变告警系统、终端多普勒天气雷达等设备，监测跑道和进近区域的风速、风向及其变化；进入巡航阶段后，高空风场又会进入天气预报和飞行计划，帮助航空公司判断急流位置、评估湍流风险，并在安全、飞行时间和燃油消耗之间选择更合适的航路。
在航天领域，风场数据进入工程决策的过程更加直观。NASA为新一代重型运载系统建立了发射日载荷更新流程：任务当天，探空气球和多普勒风廓线雷达持续获取发射场上空的风向和风速，形成最高约18公里的风廓线。工程团队再把这组实测数据送入飞行动力学模型，更新轨迹和制导参数，并独立检查飞行器在上升过程中可能承受的结构载荷。
这意味着，每一次任务面对的都不是一套固定不变的“大气参数”。即使飞行器、载荷和预定轨迹没有变化，当天的高空风不同，制导参数和载荷评估也可能随之调整。
飞行器返回同样也需要风场数据。在一次猎户座飞船回收任务中，团队共释放了8只气象气球，并利用风场数据安排舰船、快艇和直升机的位置。
经过几十年的发展，我们已经建立了一张由地面、空中和卫星共同组成的风场观测网，但是每一种观测手段都有自己的优势，也有难以覆盖的区域。
为了补上对风观测的缺口，科学家们开始尝试把多普勒测风激光雷达送入太空，不再只是“看云识风”，而是从太空主动发射激光，直接探测不同高度上的风。
与传统卫星“看云识风”不同，Aeolus会主动向大气发射波长355纳米的紫外激光脉冲。当激光遇到空气分子、气溶胶和云中颗粒时，一部分光会被散射回卫星。由于这些分子和颗粒正在随风运动，返回信号的频率会发生非常细微的变化，这就是多普勒效应。
2020年1月，欧洲中期天气预报中心开始将Aeolus风数据用于日常预报。其数据量占全部同化观测不到0.5%，对减少短期预报误差的相对贡献最高达到约5%，效果接近整个探空气球观测网。同年新冠疫情期间，欧洲飞机气象观测一度减少约90%。Aeolus提供的高空风数据，填补了航班停飞带来的观测缺口，卫星直接测风的价值再次得到验证。
首先，它只有一颗卫星，沿着轨道飞行，每次只能获取轨迹下方一条相对狭窄的风廓线。其次，Aeolus主要测量的是水平视线方向风分量，也就是HLOS，不是一个地点完整的三维风矢量。因此，Aeolus无法在同一时间、同一位置直接同时得到东西方向和南北方向的完整水平风矢量，更不能一次观测就获得包括垂直气流在内的三维风矢量。
怎样从一颗卫星、一条视线方向上的风廓线，走向覆盖更广、更新更快的全球立体风场？
如果说Aeolus获取的是大气中的一条“风切片”，那么知仪星座要做的，就是把大量分散的切片拼接起来，还原出风在不同地点、不同高度上的连续变化。
按照目前方案，知仪星座拟由108颗低轨精密气象遥感卫星组成，观测风场、温度、湿度、气压等大气要素。多颗卫星协同运行，可以扩大观测范围、缩短观测间隔，补充海洋、极地等数据稀缺区域的高空信息。
需要说明的是，全球立体风场并不是某一颗卫星一次“拍”出来的。它需要把不同时间、不同地点和不同高度的卫星数据，与探空气球、飞机、雷达等观测结合起来，再通过数据处理和数值模式，拼成一幅持续更新的全球风场图。
风看不见，却参与着航空航天的每一次起飞、飞行与返回。我们无法让风停止变化，但可以更早发现变化，更准确地判断它会带来什么影响。
从探空气球、风廓线雷达，到Aeolus和知仪星座，人类一直在努力把零散的风数据，拼成更加完整、及时的立体风场。更准确的风场数据让许多原本未知的风险提前被看见。对于航空航天而言，真正的安全并不是永远按计划出发，而是知道什么时候可以飞、什么时候应该等待。
知仪星座希望做的，正是让我们看见更多高空中的风，为每一次出发和返回提供多一份可靠的数据支撑。