Jeśli śledzisz wiadomości kosmiczne i starty rakiet, często słyszysz określenie „okno startowe”. Odnosi się to do okresu, w którym może wystąpić wyzwalacz, zwykle od kilku dni do kilku tygodni. Istnieje wiele czynników wpływających na czas startu rakiety, więc agencje takie jak NASA wykorzystują okna startowe, aby dostarczyć wskazówek, kiedy nadejdzie czas na start rakiety.
Dokładne okno startowe dla danej misji zależy od tego, gdzie wycelowany jest pocisk. Na przykład podróż do Międzynarodowej Stacji Kosmicznej jest stosunkowo łatwa, ponieważ znajduje się ona na niskiej orbicie okołoziemskiej i znajduje się w pobliżu. Dlatego misje na stacjach kosmicznych są stosunkowo łatwe do zaplanowania.
Podróż na Marsa to jednak sprawa bardziej skomplikowana. Pomyśl o tym, jak Mars krąży wokół Słońca. Aby pomyślnie wysłać rakietę na Marsa (i nie wydając dużych pieniędzy), chcesz ją wystrzelić, gdy obie planety będą najbliżej siebie. Dzieje się to mniej więcej raz na dwa lata, ponieważ jeden rok na Marsie to nieco mniej niż dwa lata na Ziemi.
Europejska Agencja Kosmiczna wykorzystuje analogię do Układu Słonecznego jako toru lekkoatletycznego, gdzie dotarcie do biegacza, którego chcesz złapać, zajęłoby dużo energii. Jeśli zamiast tego zejdziesz środkiem pasa, możesz znacznie skuteczniej złapać biegacza po drugiej stronie.
Wolne okno
Dlatego misje na Marsa muszą być uruchamiane w krótkim czasie, kiedy planety są najbliżej, dzięki czemu otrzymujesz grupy misji, które zaczynają się w tym samym czasie – na przykład latem 2020, kiedy NASA. Łazik Perseverance, misja ZEA Hope i chińska misja Tianwen-1 na Marsa mniej więcej w tym samym czasie.
Pozwala to statkowi kosmicznemu na wykorzystanie orbity transferowej Hohmanna do efektywnej podróży do miejsca docelowego w Układzie Słonecznym. Wystrzelenia muszą być na czas, aby opuścić Ziemię i dotrzeć do miejsca docelowego w tym samym miejscu, co miejsce docelowe.
Okna uruchamiania są trudne, ponieważ jeśli zadanie nie ma własnego okna, musi zostać opóźnione do momentu otwarcia innego okna, co powoduje opóźnienia, które mogą być bardzo kosztowne. Na przykład misja Psyche NASA, która miała odwiedzić metaliczną asteroidę, miała wystartować około września lub października 2022 r., aby dotrzeć do pasa asteroid między orbitami Marsa i Jowisza. Ale problemy z oprogramowaniem statku kosmicznego spowodowały, że zobaczył okno startowe. Statek kosmiczny będzie musiał teraz poczekać co najmniej do lipca 2023 roku przed startem.
I nie zapominaj, że na czas startu rakiet wpływa wiele innych czynników. Pogoda musi być dobra, a planowanie musi uwzględniać także inne możliwe podjazdy.
Start na Księżyc
NASA niedawno podzieliła się spostrzeżeniami na temat tego, jak projekt okna startowego będzie działał podczas pierwszej misji Artemis, która wyśle bezzałogowy statek kosmiczny na orbitę Księżyca. Okna uruchamiania tej misji były dostępne od sierpnia do grudnia 2022 r., a NASA określiła warunki, które te okna muszą spełniać.
„Te cykle wystrzeliwania odpowiadają złożonej mechanice orbitalnej wystrzeliwania po precyzyjnej trajektorii do Księżyca, gdy Ziemia obraca się wokół własnej osi, a Księżyc okrąża Ziemię po własnej orbicie księżycowej każdego miesiąca”, pisze NASA. „To przekłada się na około dwa tygodnie czasu prowadzenia pojazdu, po których następują dwa tygodnie czasu bez prowadzenia pojazdu”.
Czas wystrzelenia zależy nie tylko od miejsca, w którym próbujesz wystrzelić rakietę – w tym przypadku z Księżyca – ale także od rodzaju orbity i docelowego wstrzyknięcia. Jeśli chodzi o Artemidę I, rakieta przeleci przez Księżyc, co jest procedurą wychodzenia poza Księżyc z orbity Ziemi. W drodze powrotnej statek kosmiczny Orion, teraz oddzielony od rakiety, wykona manewr powrotu ze skoku, w którym spowolni w ziemską atmosferę.
Sekwencje startowe muszą brać pod uwagę te specjalne manewry, a także inne kwestie, takie jak zapewnienie, że statek kosmiczny otrzyma wystarczającą ilość światła słonecznego do magazynowania energii przez panele słoneczne oraz że załoga ma wystarczająco dużo światła dziennego, aby bezpiecznie wyrzucić statek kosmiczny. ocean, gdy się rozpryskuje.