北斗100问丨卫星发射的窗口是怎样选择的-北斗科技文化网

发射窗口是指运载火箭发射比较合适的一个时间范围(即允许运载火箭发射的时间范围)。这个范围的大小也叫作发射窗口的宽度。窗口宽度有宽有窄,宽的以小时计,甚至以天计算,窄的只有几十秒钟,甚至没有发射窗口。发射窗口是根据航天器本身的要求及外部多种限制条件经综合分析计算后确定的。

由于太阳、地球和其他星体的相对位置在不断变化,即使发射同一类型、同一轨道的航天器,其发射窗口也是不固定的。明白了这个道理,人们就不会奇怪,航天器的发射有时在早晨、有时在傍晚、有时在白天、有时在夜里。

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为什么要确定发射窗口

对于航天器而言,发射窗口的选择至关重要。虽然发射窗口的长度有一定时间,但在该发射窗口的前点和后点发射,效果不一样。一般情况下发射窗口不会改变,但也不是绝对的,气象如不帮忙,时间便会调整。“嫦娥二号”发射窗口选在10月1日至3日,是综合考虑上述因素所作的科学选择,与国庆节重叠,只是一个巧合。

确定发射窗口,实际上是根据约束条件来确定飞行轨道与特定对象(如太阳、月球、交会对象等)之间的相对位置,同时选择适当的发射环境条件。

航天飞机需要在发射出现问题时将宇航员安全地送回地面,这对发射窗口的选择是一个极为重要的因素。宇航员必须能够抵达一个安全的着陆区域,与在此区域内待命的救援人员会合。对于其他类型的飞行(包括行星间探索),发射窗口必须使飞行器可以沿着最有效率的路线到达非常遥远的目的地。如果天气恶劣或在发射窗口期间出现故障,飞行必须推迟,直到出现下一个适宜飞行的发射窗口时再发射。如果发射卫星的当天天气良好,但发射时间不对,那么卫星的最终运行轨道很可能不会经过任何目标用户的上空。时机意味着一切!

确定发射窗口的依据

早期火箭的发射窗口是根据光学观察条件来确定的,发射时间一般选择在凌晨或傍晚,这时太阳处于地平线的位置上,阳光能照射到火箭,而大地处于比较暗的环境中,产生较大的反差,形成较好的光学观察条件,以便对火箭飞行进行光学测量研究。

应用卫星出现后,卫星对发射条件的要求更为复杂,这时光学观察条件成为极为次要的条件。由于卫星的功能、用途各不相同,各类卫星对运载火箭发射条件有不同的要求,相应发射窗口也不尽相同。

一般来说,发射窗口主要有下列约束条件:

(1)太阳照射卫星飞行下方(星下点)地面目标的光照条件(如气象、资源等卫星);

(2)卫星太阳帆板与太阳光线的相对关系(太阳能电池供电的要求);

(3)卫星姿态测量精度要求的地球、卫星、太阳的几何关系;

(4)卫星温度控制要求太阳只能照射卫星某些方向;

(5)卫星处于地球阴影内时间长短的要求(太阳能电池供电的要求);

(6)着落回收时间的要求(如返回式卫星、载人飞船等);

(7)对卫星轨道面的特定要求(如移动通信卫星星座、轨道交会、轨道拦截等);

(8)地球与目标天体相对位置的要求(如月球探测器、行星探测器等);

(9)其他如地面跟踪测量条件、气象条件等。