卫星发射窗口

运载火箭发射比较合适的时间范围

何为发射窗口？发射窗口是指运载火箭发射比较合适的时间范围，这个范围的大小也叫做发射窗口的宽度。对于航天器而言，发射窗口的选择至关重要。

定义

虽然发射窗口的长度有一定时间，但在该发射窗口的前点和后点发射，效果不一样。

发射窗口一般情况下不会改变，但也不是绝对的，气象如不帮忙，时间将调整。“嫦娥二号”发射窗口选在10月1日至3日，是综合考虑上述因素所作的科学选择，与国庆节重叠，只是一个巧合。

发射窗口的约束

确定发射窗口遵循九项条件

早期火箭的发射窗口是根据光学观察条件来确定的，发射时间一般选择在凌晨或傍晚，这时太阳处于地平线的位置上，阳光能照射到火箭，而大地处于比较暗的环境中，产生较大的反差，形成较好的光学观察条件，以便对火箭飞行进行光学测量研究。

应用卫星出现后，卫星对发射条件的要求更为复杂，这时光学观察条件成为极为次要的条件。由于卫星的功能、用途各不相同，各类卫星对运载火箭发射条件有不同的要求，相应发射窗口也不尽相同。确定发射窗口遵循九项条件

一般来说，发射窗口主要有下列约束条件：1、太阳照射卫星飞行下方（星下点）地面目标的光照条件（如气象、资源等卫星）；2、卫星太阳帆板与太阳光线的相对关系（太阳能电池供电的要求）；3、卫星姿态测量精度要求的地球、卫星、太阳的几何关系；4、卫星温度控制要求太阳只能照射卫星某些方向；5、卫星处于地球阴影内时间长短的要求（太阳能电池供电的要求）；6、着落回收时间的要求（如返回式卫星、载人飞船等）；7、对卫星轨道面的特定要求（如移动通信卫星星座、轨道交会、轨道拦截等）；8、地球与目标天体相对位置的要求（如月球探测器、行星探测器等）；9、其他如地面跟踪测量条件、气象条件等。

确定发射窗口，实际上是根据约束条件来确定飞行轨道与特定对象（如太阳、月球、交会对象等）之间的相对位置，同时也选择适当的发射环境条件。

航天飞机需要在出现问题时将宇航员安全地送回地面，这对发射窗口的选择是一个极为重要的因素。宇航员必须能够抵达一个安全的着陆区域，与在此区域内待命的救援人员会合。对于其他类型的飞行（包括行星间探索），发射窗口必须使飞行器可以沿着最有效率的路线到达非常遥远的目的地。如果天气恶劣或在发射窗口期间出现故障，飞行必须推迟，直到出现下一个适宜飞行的发射窗口时再发射。如果发射卫星的当天天气良好，但发射时间不对，那么卫星的最终运行轨道很可能不会经过任何目标用户的上空。时机意味着一切！

各类卫星发射窗口各有规律

根据各项约束条件，各类卫星的发射窗口也各有规律。对不同的卫星即使轨道相同，发射窗口也有可能有较大的差别。一般说，由于发射地球同步卫星时火箭发射段的航程较长，发射点所在的子午面与转移轨道主轴（轨道近地点与远地点的连线）的夹角较大，而卫星的变轨操作等都是在转移轨道的远地点进行的，如果为了满足太阳角和日地张角等的约束，远地点应处在白天环境下，这时地球同步卫星的发射就要在晚间进行。发射窗口宽度一般为1小时左右。

对于卫星星座、轨道交会、轨道拦截等发射任务而言，由于要求将卫星送入惯性空间中预定的轨道面，因此对发射时间有更严格的要求，发射时间由轨道面在惯性空间中的指向（轨道升交点赤径）确定，在一天24小时内都有可能。发射窗口的宽度取决于轨道面的误差要求。

月球探测器和行星探测器的发射窗口主要取决于目标天体（月球或行星）的位置，发射必须在地球与目标天体处于一定的相对位置之时间范围内进行。如果错过这段时间，地球与目标天体的相对位置发生变化，则相应要调整火箭的发射方位角或飞行路线。

“零”窗口

“零窗口”发射要求更高

从理论上讲，火箭在发射窗口升空并将卫星送入预定轨道，都是成功。“所谓的‘零窗口’，可以看成是在定好的发射时间正负一秒内发射出去。但一般来说，‘零窗口’其实也有一定时间宽度，要瞄准窗口前沿发射。这样的准点发射，送到轨道后卫星变轨时效率更高，更节省燃料，后续的工作也会更加顺利。

在“零窗口”发射时火箭的发射时间几乎没有调整的余地，通常采用定时控制火箭点火的办法来实现“零窗口”的发射。“零窗口”的发射。“零窗口”追求“零失误、零差错、零故障、零缺陷、零遗漏”。实现“零窗口”要闯过道道难关。火箭发射是一个复杂的系统工程，数万台套设备要进行故障排查、风险分析和操作实验，上千个岗位要进行协调配合，任何一台设备发生故障，任何一个岗位出现疏忽，甚至有的操作手哪怕是打个喷嚏，“零窗口”都会擦肩而过。

为确保零窗口进行发射，发射中心必须按照质量体系要求高标准进行保障工作，首先是人员上有保障，其次是设备上的保障，再次是对各种系统的实验文书的规范，另外还有指挥系统软件、卫星和火箭软件等各个软件的保障。要求我们气象系统对发射窗口的雷电、降水、温度、风力风向和云量等气象要素进行精准、细致的预报，如果火箭不能准时发射，则要推迟发射，等待下一次发射窗口，甚至要推迟一天或若干天才能发射。所以“零窗口”发射对火箭可靠性提出了更高的要求。

中国航天科技集团宇航部部长赵小津在“嫦娥一号”卫星发射前向媒体表示，“嫦娥一号”的发射窗口预留了35分钟，在这35分钟内都可以发射。但在最后一分钟发射与在第一分钟发射相比，相比卫星燃料将要损失120公斤，这对总共只有1200公斤燃料的“嫦娥一号”是很大的损失，将直接影响其工作时间和工作寿命。如果由于特殊原因在这35分钟内不能正常发射，就只能取消发射计划，推迟到第二年重新确定发射窗口。“嫦娥二号”在“零窗口”发射，可节省180公斤燃料，在轨试验时间将大大延长。3年前，“嫦娥一号”卫星系统总指挥兼总设计师叶培建，与发射场系统总指挥、西昌卫星发射中心主任李尚福有个“秘密约定”：“你要是能让火箭在‘零窗口’成功发射，我就保证让‘嫦娥一号’实现可控撞月！”如今，这个秘密约定已成为一段动人佳话。

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