飞船发射的时间是怎么确定的(航天器发射的时间和速度有什么讲究?为什么有的白天有的晚上)

在航天领域,适合航天器发射的时间范围称为发射窗口。发射窗口,是一个或多个时间范围,那么,最终的发射时间是怎样确定的呢?

【文章转载自公号:中国航天科普(id:space-more)】

有时在白天有时在夜晚,航天发射时间是如何决定的?

火箭在合适的发射时间进行发射

我们先来看看载人飞船,这是一种载有航天员,在近地轨道执行短期飞行任务的航天器。在选定载人飞船的发射时间时,和选定其他航天器的发射时间有什么不同呢?

为了开展丰富多彩的空间实验,载人飞船上装载着各种仪器,它们的正常运行都需要在一定的工作温度范围下。为了维持工作温度,仅靠载人飞船携带的能源是远远不够的,这就需要保证飞船有一定的时间是处于阳光照射区。

有时在白天有时在夜晚,航天发射时间是如何决定的?

飞行在阳光照射区的联盟号飞船

在飞船绕地球飞行期间,会在受到太阳照射的阳光照射区和处于地球背面的地球阴影区两个区域中循环飞行。不同的发射时间会导致飞船处于阳光照射区和地球阴影区的时间相差很多。为了让飞船上的仪器能够正常工作,就需要确保载人飞船在轨运行时有合适的受晒因子,并选择合适的发射窗口。

受晒因子:一个轨道周期内,光照时间与轨道周期之比。也就是一个周期内,飞船在阳光照射区的时间占比。

飞船在阳光照射区受光照,如何利用太阳光维持实验仪器的工作温度呢?这就需要飞船上的太阳电池阵来帮忙啦,将光能转化为电能,之后再通过设备将电能转化为热能,满足实验仪器的需要。

有时在白天有时在夜晚,航天发射时间是如何决定的?

神舟飞船

例如神舟飞船上的太阳能电池阵,只能绕横轴旋转。为了能够稳定持续的发电,太阳能电池阵的正法线要与太阳方向应保持一定的夹角。这也为选择发射窗口提供了一条限制条件。

而各种实验仪器因功能不同,也对发射窗口起到一定的筛选作用。比如,飞船制导、导航与控制系统红外地球敏感器要求地球能进入视场,而太阳光不能进入视场;数字太阳敏感器则要求太阳完全进入视场。

除了上面这些因素需要考虑,实际上,载人飞船的首要任务是保证航天员的安全,在选择发射窗口时,一定要考虑到发射场、着陆场以及远洋测控区的气象因素,确保发射、测控、返回以及应急救生成功。

有时在白天有时在夜晚,航天发射时间是如何决定的?

载人航天发射还需考虑到航天员的安全

因此,与其他航天器不同,载人飞船的发射窗口必须满足飞船正常工作条件的要求以及航天员的安全救生要求。

空间交会对接,我们已不陌生,我国已进行过多次。需要执行交会对接任务的飞船对目标飞行器进行追踪,使两个飞行器在同一时间、以相同速度到达空间的同一点,并完成两个飞行器的空间对接,这样的飞船称为追踪飞船。

有时在白天有时在夜晚,航天发射时间是如何决定的?

空间交互对接任务

就像在神舟十一号飞船与天宫二号空间实验室交会对接的任务中,神舟十一号飞船是追踪飞船,天宫二号是目标飞行器。在轨飞行中,改变航天器的轨道平面需要消耗大量的推进剂。为了节省推进剂,就要使两个航天器基本共面,一般会要求追踪飞船的发射窗口只有几秒钟,对地面发射控制的要求更为严格。

而卫星的发射窗口,要根据卫星的飞行任务进行设计,可能会同时计算多种发射窗口,以适应发射任务都需要,避开不良环境和气象条件的影响。

那么,航天器到底如何选定发射时间呢?要考虑到下面四个条件。

气象条件

主要与发射有关,要考虑火箭、航天器发射时的气象条件,根据天气预报,确定满足发射要求的时机。

准备情况

要根据火箭、航天器、发射场、测控等系统的实际准备情况,将发射时间定在各系统满足发射条件后的时段。

有时在白天有时在夜晚,航天发射时间是如何决定的?

要根据实际情况设定满足发射条件的时段

工作条件要求

要考虑地面跟踪测量系统的工作条件要求,比如远洋测量船工作海域的天气情况、海浪情况,发射场光学测量设备的能见度、太阳角度等。

有时在白天有时在夜晚,航天发射时间是如何决定的?

远望6号远洋测量船

搜救要求

如果是载人飞行,要考虑发射场、着陆场对航天员搜救的要求,如选择的发射时机要有利于救生的准备、落点的预报和搜索,着陆场不能有大风、沙尘、雷电等恶劣天气。

有时在白天有时在夜晚,航天发射时间是如何决定的?

航天发射要考虑到对航天员的搜救

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