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火箭发射窗口是怎么确定的?

火箭本身对发射时间基本没有特殊要求,只是当火箭用来发射航天器时,航天器对发射时间有诸多要求。航天器允许发射的时间范围被称为发射窗口,这个时间范围的长短就叫作发射窗口的宽度。发射窗口的宽度有宽有窄,宽的以小时甚至以天计,窄的只有几十秒,甚至要求零时差发射(零窗口)。

发射航天器时,必须将所有对发射有限制的条件逐项加以计算,综合分析,确定发射窗口,为航天器和地面设备的准备及发射程序的安排提供依据。具体要考虑的限制条件主要有7条。

(1)气象条件的要求。航天器发射需避开雷雨、暴风等恶劣天气。

(2)地面观测的要求。当天空与航天器的亮度相差较大时,地面的跟踪测控较为容易。因此许多航天器的发射都选择在天色暗黑的时候,方便地面的光学跟踪设备观测到航天器的飞行。

(3)地面目标光照条件的要求。航天器运行轨道下方的地面目标光照要好,以便航天器上的遥感器能很好地拍摄到地面目标的图像。

(4)航天器的工作条件要求。航天器进入轨道后,其上的太阳能电池板要能被太阳光照射到,以便立即发电供航天器使用。

(5)航天器上姿态测量设备的要求。航天器入轨后,要与地球、太阳处在一个较好的相对位置上,以便姿态测量设备正常工作,保证航天器进入稳定的飞行状态。

(6)目标天体的位置要求。在向其他天体发射探测器时,需要保证地球与被探测的目标天体处在一个有利的相对位置上,以便探测器精确省力地进入预定轨道。

(7)对于返回型航天器,还要考虑它返回时的光照和气象条件要求。为便于寻找航天器的落点,航天器返回地面时最好是在白天。同时希望气象条件良好,没有大风等恶劣天气,以便降落伞顺利张开并在预定着陆地点回收。

“神舟九号”发射时,因为有交会对接任务,要求在零窗口发射。所谓零窗口发射就是指在预先计算好的发射时刻,分秒不差地将火箭点火升空,不允许有任何提前或推迟,即零时差发射。“神舟九号”发射的零窗口是根据发射前几小时“天宫一号”的轨道参数来确定的,目的是将“神舟九号”发射到与“天宫一号”同一个轨道平面上。

【知识点】轨道参数

运载火箭的任务是将卫星、飞船、空间站或探测器送入预定的轨道。按照行星绕太阳的椭圆运动,德国天文学家开普勒提出了一种描述轨道的方法,可以直观地想象轨道的尺寸、形状和方位。开普勒将卫星在空间的运动用6个轨道参数来描述,即半长轴、偏心率、倾角、升交点赤经、近地点幅角和过近地点时刻。

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