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空間科學:如何確定航天器的發射窗口?

2021 17年6月9時22分,神舟十二號載人飛船在酒泉衛星發射中心點火成功發射。這個時間點準確到可以用航天專家精心挑選的“好日子”來形容!妳知道妳為什麽對火箭發射時間如此煞費苦心嗎?什麽因素與發射時間有關?要解決這些疑惑,首先需要了解“發射窗口”。

航天器的發射需要選擇相應的發射時機。允許航天器發射的時間範圍稱為發射窗口。航天器發射窗口的確定需要考慮航天器軌道、航天器工作條件、天體運行條件、空間碎片規避、地面跟蹤、測控通信和氣象要求。

通常有三種類型的航天器發射窗口。

1)時序窗口。它以指定年份中連續月份的形式表示,適用於星際探測任務。例如,田文1號火星車朱榮的發射窗口是每年的發射窗口。地球和火星最近的距離是26個月壹次。這個時候發射火星的探測器可以更快更省燃料,同時借助火星引力幫助其到達預定軌道。

2)月計量窗口。以某月連續天數的形式表示,適用於行星和月球探測任務。例如,中國以前的嫦娥探測工程中的月球探測器嫦娥壹號至嫦娥五號基本上是在壹個月的開始或結束時發射的。

3)日計窗口。以某日某時到另壹時的形式表示,適用於發射衛星、飛船、空間站等航天器。如果是衛星發射,只要軌道的傾角和航天發射的氣象條件滿足發射需要,發射窗口時間壹般都比較長,基本在幾個小時左右。但是對於載人飛船來說,就大不壹樣了。載人飛船需要同時滿足飛船的正常工作條件和航天員的安全救生要求,其發射窗口時間更加精確。

發射後,神舟十二號載人飛船還有壹項重要任務,就是在太空中與天河核心艙“牽手”。神舟十二號載人飛船要跟蹤目標飛行器——天河核心艙,使兩個飛行器同時同速到達太空中的同壹點,完成兩個飛行器的空間對接。對於天河核心艙來說,神舟十二號在地面的發射時間將直接影響交會對接的速度和成功與否。這種對交會對接時間要求極其嚴格的發射窗口被稱為“零發射窗口”,即火箭點火起飛時間與預定發射時間的偏差不能超過1秒。

光聽聲音就復雜嗎?實際操作更是難上加難,因為要對接的天河核心艙還處於繞地球高速運行的狀態,地面發射的神舟十二號需要找到最準確的對接時間點火發射,壹切都要準確無誤。飛船發射進入預定軌道後,地面測控站將測量神舟十二號與天河核心艙的軌道傾角差、飛行速度和高度差,然後發送測控指令,讓神舟十二號進行變軌、加速等機動。在這個過程中,需要保持速度和高度零誤差,神舟十二號才會啟動對接系統,實現空間交會的快速對接。

1)要考慮火箭、飛船發射氣象條件的影響,即根據天氣預報,選擇滿足火箭、飛船發射要求的時間。

2)根據火箭、飛船、發射場、測控系統的實際準備情況,將發射時間定在各系統滿足發射條件的時間。

3)要考慮地面跟蹤測量系統的工作條件,如遠洋測量船作業海域的天氣和海浪、發射場光學測量設備的能見度、太陽角度等。

4)應考慮發射場和著陸場對航天員搜救的要求。比如選擇的發射時間要有利於救生準備、著陸點預測和搜索,著陸點不能有大風、沙塵、雷電等惡劣天氣。

發射成功只需幾秒鐘。

它的背後是什麽

壹天到晚有多少宇航員?

精確的計算給出精確的分數。

全面控制,確保萬無壹失

沈下去,等待最佳時機。

面對零排放窗口的苛刻條件

中國航天員追求極致的態度。

壹遍又壹遍。

成功發射的完美答案

向中國航天人致敬!

祝福中國航天!

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