Введение

Период времени, в течение которого необходимо запустить ракету для достижения заданной цели.

В контексте космических полётов, период запуска – это совокупность дней, а окно запуска – это промежуток времени в течение конкретного дня, в течение которого должна быть запущена конкретная ракета для достижения заданной цели. Если ракета не запущена в течение заданного окна, ей необходимо ждать следующего окна в этот период. Периоды и окна запуска сильно зависят как от возможностей ракеты, так и от целевой орбиты. Период запуска определяет дни, когда ракета может быть запущена для выхода на заданную орбиту. Продолжительность периода для миссии может составлять 365 дней в году, несколько недель каждый месяц, несколько недель каждые 26 месяцев (например, периоды запуска к Марсу) или короткий промежуток времени, который не повторится. Окно запуска указывает временной интервал в течение дня периода запуска, когда ракета может быть запущена для достижения заданной орбиты. Оно может быть коротким, как одна секунда (так называемое мгновенное окно), или занимать весь день. По оперативным причинам окно запуска почти всегда ограничено несколькими часами. Окно запуска может охватывать два календарных дня (например, начаться в 23:46 и закончиться в 00:14). Времена открытия окон запуска иногда, но редко, совпадают каждый день. Окна и периоды запуска часто используются как взаимозаменяемые понятия в публичной сфере, даже внутри одной организации. Однако эти определения используются руководителями запусков и аналитиками траекторий NASA (и других космических агентств).

Период запуска

Чтобы отправиться на другую планету, используя простую низкоэнергетическую орбиту Гомана, при условии, что эксцентриситет орбит не имеет значения, периоды запуска повторяются в соответствии с синодическим периодом; например, для Марса этот период составляет 780 дней (2,1 года). В более сложных случаях, включая использование гравитационных манёвров, периоды запуска становятся нерегулярными. Иногда возникают редкие благоприятные возможности, как, например, когда "Вояджер-2" воспользовался планетарным выравниванием, которое происходит раз в 175 лет, чтобы посетить Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Если такая возможность упущена, может быть выбрана другая цель. Например, миссия ESA "Розетта" изначально планировалась для кометы 46P/Виртанена, но из-за проблемы с ракетой-носителем её пришлось отложить, и был выбран новый объект (комета 67P/Чурюмова-Герасименко). Периоды запуска часто рассчитываются на основе "свиных отрубов" – графиков, показывающих необходимое изменение скорости (дельта-v) для выполнения миссии в зависимости от времени запуска.

Окно запуска

Окно запуска определяется начальной точкой запуска и конечной точкой запуска. Оно может быть непрерывным (то есть обеспечивать возможность запуска каждую секунду в течение окна запуска) или представлять собой набор дискретных мгновенных моментов времени между началом и концом. Окна запуска и даты обычно рассчитываются во всемирном координированном времени (UTC), а затем преобразуются в местное время местонахождения операторов ракеты и космического аппарата (часто несколько часовых поясов для запусков в США). Для полётов на произвольные околоземные орбиты конкретное время запуска не требуется. Однако, если космический аппарат должен сойтись с объектом, уже находящимся на орбите, запуск необходимо тщательно спланировать так, чтобы он произошёл в момент пересечения орбитальной плоскости целевого аппарата с районом запуска. Спутники наблюдения Земли часто выводятся на солнечно-синхронные орбиты, близкие к полярным. Для таких орбит окно запуска наступает в то время суток, когда местоположение космодрома выровнено с плоскостью требуемой орбиты. Запуск в другое время потребует маневра изменения орбитальной плоскости, что потребует значительного расхода топлива. Для запусков на орбиты выше низкой околоземной орбиты (LEO) фактическое время запуска может быть несколько гибким, если используется переходная орбита, поскольку можно варьировать наклон и время пребывания космического аппарата на этой орбите. Пример окна запуска, использованного космическим аппаратом Mars Global Surveyor для полёта к планете Марс, можно посмотреть .

Окно мгновенного запуска

Для достижения правильной орбиты необходимо точное восхождение восходящего узла (RAAN). RAAN задается путем изменения времени запуска и ожидания вращения Земли до достижения ею нужного положения. Для миссий с очень специфическими орбитами, например, для сближения с Международной космической станцией, окно запуска может быть единственным моментом времени, известным как мгновенное окно запуска. Траектории прописываются в систему управления ракеты-носителя до запуска. Ракета-носитель имеет целевые параметры, а система наведения корректирует команды управления для достижения конечного состояния. Как минимум одна переменная (апогей, перигей, наклонение и т.д.) должна оставаться свободной для изменения значений других, иначе динамика системы станет переопределенной. Мгновенное окно запуска позволяет RAAN быть неконтролируемой переменной. Хотя некоторые космические аппараты, такие как верхняя ступень Centaur, могут корректировать RAAN после запуска, выбор мгновенного окна запуска позволяет заранее определить RAAN для системы наведения космического аппарата.

Конкретные вопросы

Миссии космических челноков к Международной космической станции были ограничены допустимыми значениями угла бета. Угол бета определяется как угол между плоскостью орбиты и вектором, направленным от Солнца. В связи с зависимостью между углом бета орбитального объекта (в данном случае, МКС) и долей его орбиты, находящейся на солнечной стороне, генерация солнечной энергии и тепловой контроль зависят от этого угла бета. Запуски шаттлов к МКС обычно осуществлялись только тогда, когда МКС находилась на орбите с углом бета менее 60 градусов.