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#航天火箭发射失误#浅析航天任务火箭发射窗口

#航天火箭发射失误#浅析航天任务火箭发射窗口

航天发展日新月异,神州货运飞船成功对接无不激励着国民。有人要问为什么火箭发射总是在晚上或者黎明发射?什么又是发射窗口?接下来我们科普一下什么是发射窗口。

发射窗口是指火箭发射比较适合的的一个时间范围。这个范围的大小有宽有窄。宽的以天或者小时计算,小的甚至只有几秒。一天可以有多个窗口,当然有的窗口几年也遇不到一次。就航天任务来说有三种发射窗口,年计窗口,月计窗口,日计窗口,还有零窗口。零窗口一般是被迫的,风险也比较大。一般航天任务可以随时发射,不必等窗口,比如发射卫星。

那么影响窗口期的因素有哪些?第一,大气层内的天气变化。第二,行星的所在位置。第三,空间环境。这三个因素必须仔细考虑,即便前两个因素适合发射,如果赶上太阳风暴也是不能发射的。三个因素都适合发射叫做窗口期,窗口期起点是以最晚一个必要因素适合发射开始。窗口关闭是以其中一个因素转变为不适合发射结束。上个图说说窗口,如下图。

#航天火箭发射失误#浅析航天任务火箭发射窗口

嫦娥一号在奔月过程中就要考虑多个因素。由于是短途航天任务,所以窗口期比较多。即便有多个窗口,我们尽量选择最安全最经济的窗口期。白天受太阳风暴影响比较大,太阳风暴对电子设备影响比较大所以安全系数太低,同时不利于地面测控所以不适合。

大气层天气良好,空间环境也不错,我们还要考虑月球相对于地球的位置。嫦娥一号到达外层空间后就要进入16小时轨道,经过两次变轨后进入地月转移轨道。嫦娥一号在到达地月轨道末端时月球正好经过地月转移轨道末端才能被月球捕捉进入月球捕捉轨道。

如果发射过早,嫦娥一号就要等待月球不能进入地月转移轨道。这个等待过程要不断维持轨道,燃料消耗大不经济。如果过晚,嫦娥一号到达月球公转轨道时月球已经远去,很可能从月球身边擦身而过。

奔月工程是一个比较容易的航天任务,如果要探索火星考虑的因素就更多了,合适的窗口期更少。如果让探测器飞出太阳系就更难了,窗口期甚至几年才能一遇。我们来看看太阳系图。

#航天火箭发射失误#浅析航天任务火箭发射窗口

这图是太阳系的平面图,有利于观察。但是太阳系的公转轨道可没上图这么规矩。看下图。

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上图就能看出八大行星的大概轨道轨迹了。如果想飞的更远,不仅要考虑行星的位置还要考虑地球与火星之间的小行星带,为了节省燃料就要充分利用行星的引力作用。比如旅行者一号,充分利用了行星之间的引力,据说已经飞出了太阳系。

当然还有一些不可预测的因素,比如传说中的第九大行星。看下图。

#航天火箭发射失误#浅析航天任务火箭发射窗口

综上所述,窗口期是多个因素适合火箭发射期的并集。飞行距离越远,窗口期就越少越短。一个合适的窗口期甚至会等上几十年,如果等不起只能零窗口发射,走一步说一步。

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