В контексте космического полета период запуска — это набор дней, а окно запуска — это период времени в определенный день, в течение которого конкретная ракета должна быть запущена, чтобы достичь намеченной цели. [1] [2] Если ракета не запускается в течение заданного окна, она должна дождаться окна на следующий день периода. [3] Периоды и окна запуска во многом зависят как от возможностей ракеты, так и от орбиты , на которую она выходит. [4] [5]
Под периодом запуска понимаются дни, в течение которых ракета может выйти на намеченную орбиту. Миссия может иметь период в 365 дней в году, несколько недель в каждом месяце, [6] несколько недель каждые 26 месяцев (например, периоды запуска на Марс ), [7] или короткий период времени, который не будет повторяться.
Окно запуска указывает временные рамки в определенный день периода запуска, в течение которых ракета может выйти на намеченную орбиту. [8] [9] Это может быть всего одна секунда (так называемое мгновенное окно) или даже целый день. По оперативным причинам окно почти всегда ограничено не более чем несколькими часами. Окно запуска может длиться два календарных дня (например, начало в 23:46 и окончание в 12:14). Окна запуска иногда, но редко, бывают в одно и то же время каждый день. [10]
Окна запуска и периоды запуска часто используются как взаимозаменяемые в публичной сфере, даже в пределах одной организации. Однако именно эти определения используются руководителями запусков НАСА (и других космических агентств) и аналитиками траекторий. [11] [12]
Чтобы отправиться на другую планету, используя простую низкоэнергетическую переходную орбиту Гомана , если эксцентриситет орбит не является фактором, периоды запуска являются периодическими в соответствии с синодическим периодом ; например, в случае с Марсом период составляет 780 дней (2,1 года). В более сложных случаях, включая использование гравитационных рогаток , сроки запуска нерегулярны. Иногда возникают редкие возможности, например, когда «Вояджер-2» воспользовался выравниванием планет , происходящим раз в 175 лет, чтобы посетить Юпитер , Сатурн , Уран и Нептун . Когда такая возможность упущена, может быть выбрана другая цель. Например, миссия ЕКА Rosetta изначально предназначалась для кометы 46P/Виртанена , но проблема с пусковой установкой задержала ее, и пришлось выбрать новую цель (комета 67P/Чурюмова-Герасименко ).
Периоды запуска часто рассчитываются на основе графиков свиной отбивной , которые показывают дельту-v, необходимую для выполнения миссии, в зависимости от времени запуска . [13]
Окно запуска определяется первой точкой запуска и конечной точкой запуска. Оно может быть непрерывным (т.е. запускаться каждую секунду в окне запуска) или может представлять собой совокупность дискретных мгновенных точек между открытием и закрытием. [14] Окна и дни запуска обычно рассчитываются в формате UTC, а затем конвертируются в местное время того места, где расположены операторы ракет и космических кораблей (для запусков в США часто несколько часовых поясов). [15]
Для полетов на произвольные околоземные орбиты не требуется никакого конкретного времени запуска. Но если космический корабль намеревается встретиться с объектом, уже находящимся на орбите, запуск должен быть тщательно рассчитан так, чтобы он произошел примерно в то время, когда орбитальная плоскость целевого корабля пересекает стартовую площадку. [16]
Спутники наблюдения Земли часто запускаются на солнечно-синхронные орбиты , близкие к полярным . Для этих орбит стартовое окно наступает в то время суток, когда местоположение стартовой площадки совмещено с плоскостью требуемой орбиты. Для запуска в другое время потребуется маневр по смене орбитальной плоскости , что потребует большого количества топлива.
Для запусков выше низкой околоземной орбиты (НОО) фактическое время запуска может быть несколько гибким, если используется парковочная орбита , поскольку наклонение и время, которое космический корабль первоначально проводит на парковочной орбите, могут варьироваться. См. окно запуска, используемое космическим кораблем Mars Global Surveyor на планету Марс, на [1].
Достижение правильной орбиты требует прямого восхождения восходящего узла (RAAN). RAAN устанавливается путем изменения времени запуска и ожидания вращения Земли до тех пор, пока она не займет правильное положение. Для миссий с очень специфическими орбитами, таких как сближение с Международной космической станцией , окно запуска может составлять один момент времени, известный как окно мгновенного запуска.
Траектории программируются в ракете-носителе перед запуском. У ракеты-носителя будет цель, а система наведения будет изменять команды рулевого управления, чтобы попытаться достичь конечного конечного состояния. По крайней мере, одна переменная (апогей, перигей, наклонение и т. д.) должна быть оставлена свободной для изменения значений других, иначе динамика будет чрезмерно ограничена . Окно мгновенного запуска позволяет RAAN быть неконтролируемой переменной. Хотя некоторые космические аппараты, такие как разгонный блок «Кентавр» , могут управлять и корректировать свою RAAN после запуска, [17] выбор окна мгновенного запуска позволяет заранее определить RAAN для системы наведения космического корабля.
Миссии космических кораблей на Международную космическую станцию были ограничены отклонением угла бета . Угол бета ( ) определяется как угол между плоскостью орбиты и вектором от Солнца. [18] Из-за взаимосвязи между бета-углом орбитального объекта (в данном случае МКС) и процентом его орбиты, который проходит под солнечным светом, этот бета-угол влияет на выработку солнечной энергии и терморегуляцию. [19] Запуски шаттлов к МКС обычно предпринимались только тогда, когда МКС находилась на орбите с углом бета менее 60 градусов. [19]
