衛(wèi)星升空選擇發(fā)射窗口需遵循九項(xiàng)條件
目前，“嫦娥二號(hào)”及長(zhǎng)征三號(hào)丙運(yùn)載火箭已“進(jìn)入”移動(dòng)塔，技術(shù)人員正進(jìn)行常規(guī)測(cè)試，在發(fā)射之前，還有一個(gè)環(huán)節(jié)至關(guān)重要——
9月26日，西昌衛(wèi)星發(fā)射基地移動(dòng)塔向2號(hào)固定發(fā)射塔靠攏，順利完成了第三次合練的“嫦娥二號(hào)”衛(wèi)星及長(zhǎng)征三號(hào)丙運(yùn)載火箭“進(jìn)入”移動(dòng)塔，專家和技術(shù)人員繼續(xù)對(duì)“嫦娥”及運(yùn)載火箭進(jìn)行常規(guī)測(cè)試。盡管官方尚未公布發(fā)射時(shí)間，但已有媒體揣測(cè)，該衛(wèi)星的發(fā)射窗口就在10月初。
何為發(fā)射窗口？發(fā)射窗口是指運(yùn)載火箭發(fā)射比較合適的時(shí)間范圍，這個(gè)范圍的大小也叫做發(fā)射窗口的寬度。對(duì)于航天器而言，發(fā)射窗口的選擇至關(guān)重要。
確定發(fā)射窗口需遵循九項(xiàng)條件
科技日?qǐng)?bào)記者從中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院網(wǎng)站了解到，早期火箭的發(fā)射窗口是根據(jù)光學(xué)觀察條件來確定的，發(fā)射時(shí)間一般選擇在凌晨或傍晚，這時(shí)太陽處于地平線的位置上，陽光能照射到火箭，而大地處于比較暗的環(huán)境中，產(chǎn)生較大的反差，形成較好的光學(xué)觀察條件，以便對(duì)火箭飛行進(jìn)行光學(xué)測(cè)量研究。
應(yīng)用衛(wèi)星出現(xiàn)后，衛(wèi)星對(duì)發(fā)射條件的要求更為復(fù)雜，這時(shí)光學(xué)觀察條件成為極為次要的條件。由于衛(wèi)星的功能、用途各不相同，各類衛(wèi)星對(duì)運(yùn)載火箭發(fā)射條件有不同的要求，相應(yīng)發(fā)射窗口也不盡相同。
一般來說，發(fā)射窗口主要有下列約束條件：太陽照射衛(wèi)星飛行下方（星下點(diǎn)）地面目標(biāo)的光照條件（如氣象、資源等衛(wèi)星）；衛(wèi)星太陽帆板與太陽光線的相對(duì)關(guān)系（太陽能電池供電的要求）；衛(wèi)星姿態(tài)測(cè)量精度要求的地球、衛(wèi)星、太陽的幾何關(guān)系；衛(wèi)星溫度控制要求太陽只能照射衛(wèi)星某些方向；衛(wèi)星處于地球陰影內(nèi)時(shí)間長(zhǎng)短的要求（太陽能電池供電的要求）；著落回收時(shí)間的要求（如返回式衛(wèi)星、載人飛船等）；對(duì)衛(wèi)星軌道面的特定要求（如移動(dòng)通信衛(wèi)星星座、軌道交會(huì)、軌道攔截等）；地球與目標(biāo)天體相對(duì)位置的要求（如月球探測(cè)器、行星探測(cè)器等）；其他如地面跟蹤測(cè)量條件、氣象條件等。
確定發(fā)射窗口，實(shí)際上是根據(jù)約束條件來確定飛行軌道與特定對(duì)象（如太陽、月球、交會(huì)對(duì)象等）之間的相對(duì)位置，同時(shí)也選擇適當(dāng)?shù)陌l(fā)射環(huán)境條件。
各類衛(wèi)星發(fā)射窗口各有規(guī)律
根據(jù)各項(xiàng)約束條件，各類衛(wèi)星的發(fā)射窗口也各有規(guī)律。
資源衛(wèi)星、照相偵察衛(wèi)星、中軌道氣象衛(wèi)星等，要求對(duì)地面目標(biāo)區(qū)域有較好的光照條件，發(fā)射窗口要選擇在白天。載人飛船除了要對(duì)地觀察外，同時(shí)要求在白天返回著落場(chǎng)，因此發(fā)射窗口也在白天，其發(fā)射窗口寬度則要受到姿態(tài)測(cè)量和溫控的制約，另外衛(wèi)星運(yùn)行區(qū)域和載人飛船著落場(chǎng)區(qū)的氣象條件也是發(fā)射窗口需要考慮的因素。地球同步衛(wèi)星（包括地球同步通信衛(wèi)星、地球同步氣象衛(wèi)星等）的發(fā)射窗口主要取決于太陽角、地影、日地張角、地面測(cè)量等約束條件，因此它與太陽位置、衛(wèi)星姿態(tài)、軌道、衛(wèi)星控制方式（自旋穩(wěn)定方式或三軸穩(wěn)定方式）、軌道變軌方式、衛(wèi)星的布局形式以及地面站位置等有關(guān)。
對(duì)不同的衛(wèi)星即使軌道相同，發(fā)射窗口也有可能有較大的差別。一般說，由于發(fā)射地球同步衛(wèi)星時(shí)火箭發(fā)射段的航程較長(zhǎng)，發(fā)射點(diǎn)所在的子午面與轉(zhuǎn)移軌道主軸（軌道近地點(diǎn)與遠(yuǎn)地點(diǎn)的連線）的夾角較大，而衛(wèi)星的變軌操作等都是在轉(zhuǎn)移軌道的遠(yuǎn)地點(diǎn)進(jìn)行的，如果為了滿足太陽角和日地張角等的約束，遠(yuǎn)地點(diǎn)應(yīng)處在白天環(huán)境下，這時(shí)地球同步衛(wèi)星的發(fā)射就要在晚間進(jìn)行。發(fā)射窗口寬度一般為1小時(shí)左右。
對(duì)于衛(wèi)星星座、軌道交會(huì)、軌道攔截等發(fā)射任務(wù)而言，由于要求將衛(wèi)星送入慣性空間中預(yù)定的軌道面，因此對(duì)發(fā)射時(shí)間有更嚴(yán)格的要求，發(fā)射時(shí)間由軌道面在慣性空間中的指向（軌道升交點(diǎn)赤徑）確定，在一天24小時(shí)內(nèi)都有可能。發(fā)射窗口的寬度取決于軌道面的誤差要求。
月球探測(cè)器和行星探測(cè)器的發(fā)射窗口主要取決于目標(biāo)天體（月球或行星）的位置，發(fā)射必須在地球與目標(biāo)天體處于一定的相對(duì)位置之時(shí)間范圍內(nèi)進(jìn)行。如果錯(cuò)過這段時(shí)間，地球與目標(biāo)天體的相對(duì)位置發(fā)生變化，則相應(yīng)要調(diào)整火箭的發(fā)射方位角或飛行路線。
“零窗口”發(fā)射對(duì)火箭可靠性要求更高
2007年“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星發(fā)射時(shí)，“零窗口”一直是關(guān)鍵詞之一。所謂“零窗口”，即指在預(yù)先計(jì)算好的發(fā)射時(shí)間，分秒不差地將火箭點(diǎn)火升空，不允許有任何延誤與變更。
在“零窗口”發(fā)射時(shí)火箭的發(fā)射時(shí)間幾乎沒有調(diào)整的余地，通常采用定時(shí)控制火箭點(diǎn)火的辦法來實(shí)現(xiàn)“零窗口”的發(fā)射。如果火箭不能準(zhǔn)時(shí)發(fā)射，則要推遲發(fā)射，等待下一次發(fā)射窗口，甚至要推遲一天或若干天才能發(fā)射。所以“零窗口”發(fā)射對(duì)火箭可靠性提出了更高的要求。
中國(guó)航天科技集團(tuán)宇航部部長(zhǎng)趙小津在“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星發(fā)射前向媒體表示，“嫦娥一號(hào)”的發(fā)射窗口預(yù)留了35分鐘，在這35分鐘內(nèi)都可以發(fā)射。但在最后一分鐘發(fā)射與在第一分鐘發(fā)射相比，相比衛(wèi)星燃料將要損失120公斤，這對(duì)總共只有1200公斤燃料的“嫦娥一號(hào)”是很大的損失，將直接影響其工作時(shí)間和工作壽命。如果由于特殊原因在這35分鐘內(nèi)不能正常發(fā)射，就只能取消發(fā)射計(jì)劃，推遲到第二年重新確定發(fā)射窗口。 （付毅飛 陳瑜）
