В контексте космических полетов период запуска представляет собой совокупность дней, а окно запуска — это временной период в определенный день, в течение которого конкретная ракета должна быть запущена, чтобы достичь намеченной цели. [1] [2] Если ракета не запущена в течение определенного окна, она должна ждать окна на следующий день периода. [3] Периоды запуска и окна запуска во многом зависят как от возможностей ракеты, так и от орбиты, на которую она направляется. [4] [5]
Период запуска относится к дням, в течение которых ракета может быть запущена, чтобы достичь своей предполагаемой орбиты. Миссия может иметь период в 365 дней в году, несколько недель каждый месяц, [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 в период запуска, в течение которых ракета может быть запущена, чтобы достичь своей предполагаемой орбиты. [8] [9] Это может быть всего лишь секунда (называемая мгновенным окном) или даже целый день. По эксплуатационным причинам окно почти всегда ограничено не более чем несколькими часами. Окно запуска может растягиваться на два календарных дня (например: начинаться в 23:46 и заканчиваться в 12:14). Окна запуска иногда, но редко, совпадают по времени каждый день. [10]
Термины «окна запуска» и «периоды запуска» часто используются взаимозаменяемо в публичной сфере, даже в рамках одной организации. Однако эти определения используются директорами по запуску и аналитиками траекторий NASA (и других космических агентств). [11] [12]
Чтобы отправиться на другую планету с использованием простой низкоэнергетической переходной орбиты Хохмана , если эксцентриситет орбит не является фактором, периоды запуска являются периодическими в соответствии с синодическим периодом ; например, в случае Марса период составляет 780 дней (2,1 года). В более сложных случаях, включая использование гравитационных пращей , периоды запуска нерегулярны. Иногда возникают редкие возможности, например, когда Voyager 2 воспользовался планетарным выравниванием, происходящим раз в 175 лет, чтобы посетить Юпитер , Сатурн , Уран и Нептун . Когда такая возможность упущена, может быть выбрана другая цель. Например, миссия Rosetta ЕКА изначально была предназначена для кометы 46P/Виртанена , но проблема с пусковой установкой задержала ее, и пришлось выбрать новую цель (комета 67P/Чурюмова-Герасименко ).
Периоды запуска часто [ требуется ссылка ] рассчитываются с помощью диаграмм «порчечница» , которые показывают дельта-v, необходимую для выполнения миссии, нанесенную на график в зависимости от времени запуска. [13]
Окно запуска определяется первой точкой запуска и конечной точкой запуска. Оно может быть непрерывным (т. е. иметь возможность запуска каждую секунду в окне запуска) или может быть набором дискретных мгновенных точек между открытием и закрытием. [14] Окна запуска и дни обычно рассчитываются в формате UTC, а затем преобразуются в местное время, где находятся операторы ракет и космических аппаратов (часто несколько часовых поясов для запусков в США). [15]
Для путешествий на в значительной степени произвольные околоземные орбиты не требуется никакого определенного времени запуска. Но если космический корабль намерен сблизиться с объектом, уже находящимся на орбите, запуск должен быть тщательно рассчитан, чтобы произойти примерно в то время, когда орбитальная плоскость целевого корабля пересекает место запуска. [16]
Спутники наблюдения за Землей часто запускаются на солнечно-синхронные орбиты , которые являются близкими к полярным . Для этих орбит окно запуска приходится на то время суток, когда местоположение стартовой площадки совпадает с плоскостью требуемой орбиты. Для запуска в другое время потребуется маневр по изменению орбитальной плоскости , который потребует большого количества топлива.
Для запусков выше низкой околоземной орбиты (LEO) фактическое время запуска может быть несколько гибким, если используется парковочная орбита , поскольку наклонение и время, которое космический аппарат изначально проводит на парковочной орбите, могут варьироваться. См. окно запуска, используемое космическим аппаратом Mars Global Surveyor для планеты Марс , на [1].
Для достижения правильной орбиты требуется прямое восхождение восходящего узла (RAAN). RAAN устанавливается путем изменения времени запуска, ожидания вращения Земли до тех пор, пока она не окажется в правильном положении. Для миссий с очень специфическими орбитами, такими как сближение с Международной космической станцией , окно запуска может быть одним моментом времени, известным как мгновенное окно запуска.
Траектории программируются в ракете-носителе до запуска. Ракета-носитель будет иметь цель, и система наведения изменит команды 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, в противном случае динамика будет чрезмерно ограничена . Мгновенное окно запуска позволяет RAAN быть неконтролируемой переменной. В то время как некоторые космические аппараты, такие как верхняя ступень Centaur , могут управлять и корректировать свой RAAN после запуска, [17] выбор мгновенного окна запуска позволяет RAAN быть заранее определенным для системы наведения космического аппарата.
Миссии Space Shuttle к Международной космической станции были ограничены ограничением угла бета . Угол бета ( ) определяется как угол между плоскостью орбиты и вектором от Солнца. [18] Из-за связи между углом бета орбитального объекта (в данном случае МКС) и процентом его орбиты, который находится под солнечным светом, выработка солнечной энергии и терморегулирование зависят от этого угла бета. [19] Запуски шаттлов к МКС обычно предпринимались только тогда, когда МКС находилась на орбите с углом бета менее 60 градусов. [19]
