4.火箭發射窗口指的是什麼
發射窗口是指運載火箭發射時的一個合適的時間範圍(即允許運載火箭發射的時間範圍)。這個範圍的大小也叫做發射窗口的寬度。窗口寬度有寬有窄,寬的以小時計,甚至以天計算,窄的隻有幾十秒鍾,甚至為零。
其實,運載火箭本身並沒有很嚴格的發射窗口限製,什麼時間發射都可以。不過,在進行運載火箭發射試驗時,一般都選在傍晚或黎明前發射。因為這時候太陽還在地平線附近,發射場區及火箭飛行路過的天空都比較暗淡,而點火後火箭上升到一定高度就能受到陽光照射,箭體反射出來的光使整個火箭明亮不已,與背景天空形成較大的反差,從而使地麵的光學跟蹤測量儀器可以清晰地跟蹤測量火箭的飛行軌跡,觀察火箭在飛行中的姿態和外部形象,跟蹤測量和觀察效果要比在其他時間好得多。
然而,當運載火箭用來發射航天器時,時間卻不是任意的了。由於每個航天器承擔的任務不同,航天器上安裝的儀器、設備等的使用要求也各不相同,它們對發射窗口提出了種種要求和限製條件。而有時這些要求又互相矛盾,因此就必須考慮各方麵的要求來選擇發射時間,經綜合平衡後選擇出一個比較合適的發射窗口。那麼,影響和限製發射窗口的要求有哪些呢?歸納起來主要有以下幾個方麵:
(1)地麵觀察的需要
1970年4月24日,在甘肅酒泉衛星發射中心用“長征1號”運載火箭發射我國第一顆人造地球衛星“東方紅1號”時,發射時間定在北京時間晚上9點35分。這時在酒泉衛星發射中心,太陽已落山1個多小時,天空漆黑一片,但是當運載火箭上升到400多千米高空把衛星送入軌道時,進入軌道運行的第三級火箭及衛星仍然能受到太陽光的照射。此時人們在地麵用肉眼就能看到進入軌道運行的第三級火箭及衛星。
(2)地麵目標光照條件的要求
當發射照相偵察衛星、地球資源衛星和中軌道氣象衛星時,衛星運行軌道下方的地麵目標要有很好的光照條件,以便於衛星上的可見光遙感器能很好地遙感到地麵的圖像。因此,發射這類航天器的發射窗口都選在白天。
(3)航天器上太陽電池翼光照條件的要求
目前在衛星以及載人飛船等航天器上,多數采用太陽能電池供電。當航天器進入軌道時,最好是在地球受到太陽照射的那一麵,這時太陽電池翼受到陽光的照射,就可以立即發電供航天器使用。這是發射這類航天器選擇發射窗口時要考慮的一個因素。
(4)航天器上姿態測量設備的要求
當航天器進入軌道後,需要利用航天器上的姿態測量設備(如紅外地平儀、太陽敏感器等)來測量航天器的飛行姿態,以便於調姿並進入穩定的飛行狀態。當航天器上的姿態測量設備工作時,如果航天器、地球和太陽處在一個較好的相對位置,就可以更精確地測量航天器的飛行姿態。正是這個原因,這也成為選擇發射窗口需要考慮的一個重要因素。
(5)航天器返回地麵時的光照及氣象條件的要求
返回式衛星、載人飛船等航天器從軌道返回地麵時,一般都希望是白天,這樣的話可以更方便地尋找落地後的航天器。同時希望遇到較好的氣象條件,不會出現大風等惡劣天氣,以便於順利地打開降落傘。
另外,衛星軌道精度的要求和目標天體與地球相對位置的要求等,也需要選擇一個最佳發射窗口。例如,在向月球、行星和其他星體發射探測器時,必須在地球與被探測的目標天體處於一個有利的相對位置時進行發射。不過,發射空間探測器時,發射窗口一般都比較寬大。
總之,發射窗口是根據航天器本身的要求及外部多種限製條件,經綜合分析計算後確定而來的。由於太陽、地球和其他星體的相對位置在不斷變化,即使發射同一類型、同一軌道的航天器,其發射窗口也是不固定的。隻要明白這一道理,人們就不會奇怪,為什麼航天器的發射有時在早晨、有時在傍晚、有時在白天、有時在夜裏了。
一旦運載火箭臨時出現故障,或發生天氣變化等,不能按時發射而錯過了發射窗口,則隻能等待下一個發射窗口。有些航天器的發射,一天之內不止一個窗口,而有的還需要等更長的時間才能再發射。