Ciencia espacial: ¿Cómo determinar la ventana de lanzamiento de una nave espacial?
El lanzamiento de una nave espacial requiere elegir el momento de lanzamiento correspondiente. El período de tiempo dentro del cual se permite el lanzamiento de una nave espacial se denomina ventana de lanzamiento. La determinación de la ventana de lanzamiento de una nave espacial debe tener en cuenta la órbita de la nave, las condiciones de trabajo de la nave, las condiciones de funcionamiento de los cuerpos celestes, la prevención de desechos espaciales, el seguimiento en tierra, las comunicaciones de medición y control y los requisitos meteorológicos.
Generalmente existen tres tipos de ventanas de lanzamiento de naves espaciales.
1) Ventana de tiempo. Se expresa como meses consecutivos en un año específico y es adecuado para misiones de exploración interestelar. Por ejemplo, la ventana de lanzamiento del rover Tianwen-1 en Marte, Zhu Rong, es la ventana de lanzamiento anual. La distancia más cercana entre la Tierra y Marte es una vez cada 26 meses. En este momento, la sonda lanzada a Marte puede ser más rápida y eficiente en combustible y, al mismo tiempo, puede utilizar la gravedad de Marte para ayudarla a alcanzar la órbita prevista.
2) Ventana de medición mensual. Expresado en forma de días consecutivos en un determinado mes, adecuado para misiones de exploración planetaria y lunar. Por ejemplo, las sondas lunares Chang'e 1 a Chang'e 5 en el anterior proyecto de exploración Chang'e de China se lanzaron básicamente a principios o finales de un mes.
3) Ventana de cálculo diario. Expresado en forma de un día de un momento a otro, apto para el lanzamiento de satélites, naves espaciales, estaciones espaciales y otras naves espaciales. Si se trata del lanzamiento de un satélite, siempre que la inclinación de la órbita y las condiciones meteorológicas del lanzamiento espacial satisfagan las necesidades del lanzamiento, la ventana de lanzamiento suele ser relativamente larga, básicamente de unas pocas horas. Pero en el caso de las naves espaciales tripuladas, la situación es muy diferente. La nave espacial tripulada debe cumplir tanto con las condiciones normales de trabajo de la nave espacial como con los requisitos de seguridad y salvamento de los astronautas, y su ventana de tiempo de lanzamiento es más precisa.
Después del lanzamiento, la nave espacial tripulada Shenzhou 12 todavía tiene otra tarea importante, que es "tomar la mano" del módulo central Tianhe en el espacio. La nave espacial tripulada Shenzhou-12 necesita rastrear el avión objetivo, el módulo central Tianhe, para que los dos aviones alcancen el mismo punto en el espacio a la misma velocidad y completen el acoplamiento espacial de los dos aviones. Para el módulo central de Tianhe, el tiempo de lanzamiento de Shenzhou 12 en tierra afectará directamente la velocidad y el éxito del encuentro y el acoplamiento. Esta ventana de lanzamiento con requisitos extremadamente estrictos sobre el tiempo de encuentro y atraque se denomina "ventana de lanzamiento cero", es decir, la desviación entre la hora de encendido y despegue del cohete y la hora de lanzamiento programada no puede exceder de 1 segundo.
¿Es complicado sólo escuchar el sonido? La operación real es aún más difícil, porque el módulo central Tianhe que se va a acoplar todavía está orbitando la Tierra a alta velocidad. El Shenzhou 12 lanzado desde tierra necesita encontrar el tiempo de acoplamiento más preciso para encenderse y lanzarse, y todo debe ser preciso. Después de que la nave espacial se lance a la órbita predeterminada, la estación de control y medición terrestre medirá la diferencia del ángulo de inclinación orbital, la velocidad de vuelo y la diferencia de altitud entre Shenzhou 12 y el módulo central de Tianhe, y luego enviará instrucciones de medición y control para permitir que Shenzhou 12 realizar cambios de órbita, aceleraciones y otras maniobras. Durante este proceso, es necesario mantener cero errores en velocidad y altitud antes de que Shenzhou 12 active el sistema de acoplamiento para lograr un acoplamiento rápido para el encuentro espacial.
1) Es necesario considerar el impacto de las condiciones meteorológicas para el lanzamiento de cohetes y naves espaciales, es decir, según las previsiones meteorológicas, elegir un momento que cumpla con los requisitos de lanzamiento de cohetes y naves espaciales.
2) En base a los preparativos reales del cohete, la nave espacial, el lugar de lanzamiento y el sistema de medición y control, el tiempo de lanzamiento se establece en el momento en que cada sistema cumple con las condiciones de lanzamiento.
3) Se deben considerar las condiciones de trabajo del sistema de medición de seguimiento en tierra, como el clima y las olas en el área marítima operativa del barco de investigación oceánica, la visibilidad del equipo de medición óptica en el lugar de lanzamiento, el ángulo del sol, etc.
4) Se deben considerar los requisitos para la búsqueda y rescate de astronautas en el lugar de lanzamiento y en el lugar de aterrizaje. Por ejemplo, el momento de lanzamiento seleccionado debe ser propicio para los preparativos para salvar vidas, la predicción y búsqueda del lugar de aterrizaje, y el lugar de aterrizaje no debe estar sujeto a condiciones climáticas adversas como fuertes vientos, arena, polvo, truenos y relámpagos.
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