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2023-01-31
是什么決定了阿爾忒彌斯1號(hào)發(fā)射的“良辰吉日”？
更新時(shí)間：2022-09-03 12:05:24作者：未知
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原文鏈接：https://www.nasaspaceflight.com/2021/11/artemis-1-launch-periods/
導(dǎo)讀：
阿爾忒彌斯1號(hào)原計(jì)劃于北京時(shí)間2022年8月29日發(fā)射升空，但3號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生了故障導(dǎo)致發(fā)射被推遲。根據(jù)目前的最新消息，如果天氣良好，NASA預(yù)計(jì)在當(dāng)?shù)貢r(shí)間(ET)本周六 2:17pm – 4:17pm 這個(gè)發(fā)射窗口進(jìn)行下一次的升空嘗試。那到底是什么決定了阿爾忒彌斯1號(hào)的發(fā)射窗口呢？譯者找到了這篇于2021年11月1日發(fā)表于天文新聞網(wǎng)站NASASpaceFlight.com的文章，希望可以為大家解惑。
注：譯者添改了內(nèi)文部分內(nèi)容來符合當(dāng)下的情況。
要讓阿爾忒彌斯一號(hào)的首次登月發(fā)射順利進(jìn)行，除了飛行硬件和地面系統(tǒng)必須到位，美國宇航局還必須將升空時(shí)間與運(yùn)轉(zhuǎn)精密的天文鐘表進(jìn)行同步。太空發(fā)射系統(tǒng)(SLS)和獵戶座飛船(The Orion)共同屬于探索系統(tǒng)開發(fā)部門(ESD)之下，他們將共同合作，通過計(jì)算地球、月亮、偶爾甚至太陽的位置來確保本次合體任務(wù)的順利進(jìn)行。
普遍來說，美國宇航局每天都有一次發(fā)射機(jī)會(huì)，在這之上會(huì)有一個(gè)“兩周跑兩周?！钡囊?guī)律。在發(fā)射期里，探索面系統(tǒng) (EGS)、獵戶座飛船和太空發(fā)射系統(tǒng)的團(tuán)隊(duì)們將有一個(gè)從幾分鐘到幾小時(shí)不等的發(fā)射窗口。
是什么條件限制了發(fā)射機(jī)會(huì)？
阿爾忒彌斯一號(hào)登月任務(wù)的規(guī)劃很早就開始了。前稱 Exploration Mission-1，這是探索系統(tǒng)開發(fā)部門里三個(gè)項(xiàng)目的第一次聯(lián)合試飛，旨在將無人的獵戶座飛船送上地月遠(yuǎn)距離逆行軌道 (DRO) 。此任務(wù)后來被重新命名為阿爾忒彌斯1號(hào)（Artemis 1），太空發(fā)射系統(tǒng)、獵戶座飛船將首次從肯尼迪航天中心出發(fā)，在探索地面系統(tǒng)的輔助下一起升空。
太空發(fā)射系統(tǒng)會(huì)先把獵戶座船移動(dòng)到距離月球表面約100 公里的月球轉(zhuǎn)移軌道上，從那里開始獵戶座飛船會(huì)利用地月重力和短暫的噴射將自己移動(dòng)到地月遠(yuǎn)距離逆行軌道。這類軌道曾是奧巴馬政府期間提出的小行星重定向任務(wù)的有力候選者。
而在未來的登月任務(wù)中，獵戶座飛船及其航員有大概率會(huì)與 SpaceX研發(fā)的“星艦”的變體以及“深空門戶”碰上面——兩者都在積極開發(fā)中。美國宇航局正活躍地計(jì)劃在近直線光暈軌道（NRHO）上部署其軌道地月基礎(chǔ)設(shè)施。
盡管地月遠(yuǎn)距離逆行軌道是一個(gè)太空探索歷史中的老古董，但本次任務(wù)中它還是提供了首次單獨(dú)出任務(wù)的獵戶座飛船一個(gè)完美的環(huán)境進(jìn)行數(shù)十個(gè)飛行測(cè)試目標(biāo)和系統(tǒng)檢查。
Credit: NASA.
初期的深空門戶規(guī)劃。
要移動(dòng)到地月遠(yuǎn)距離逆行軌道有著其獨(dú)特的發(fā)射限制，阿爾忒彌斯1號(hào)的任務(wù)經(jīng)理，邁克?薩拉芬(Mike Sarafi)在2021年9月的一次訪談提道：“有幾個(gè)少數(shù)的關(guān)鍵要素決定了當(dāng)天是否會(huì)有一個(gè)發(fā)射機(jī)會(huì)出現(xiàn)。隨著你更詳細(xì)地規(guī)劃出本次的任務(wù)要求，更多的限制會(huì)逐漸浮現(xiàn)，比如說著陸月球或?qū)訒r(shí)的光線狀況，所以我在這里只會(huì)針對(duì)阿爾忒彌斯1號(hào)任務(wù)的發(fā)射條件進(jìn)行討論，其中有一些可能會(huì)被適用于將來的其他任務(wù)，但更有可能它們有自己額外的一些限制條件?！?br/>
以阿爾忒彌斯1號(hào)來說，發(fā)射機(jī)會(huì)大約每兩周會(huì)重復(fù)一次，每次的發(fā)射期（Launch period，指包含有發(fā)射機(jī)會(huì)的那幾天，和Launch window發(fā)射窗口指能進(jìn)行發(fā)射的幾分鐘到幾小時(shí)，不同。）為約10到15個(gè)連續(xù)的日子。接下來會(huì)有兩周完全沒有發(fā)射窗口，直到下一次發(fā)射期重新開始。
美國宇航局將發(fā)射期給予編號(hào)，并預(yù)計(jì)每次發(fā)射期之前舉行不同輪次的飛行準(zhǔn)備情況審查。發(fā)射期18（可簡寫成LP18）為2021/02/12 - 02/27（含前后），發(fā)射期19為2021/03/12 – 03/27（含）。（譯者注：我們目前在發(fā)射期25，2022/08/23 - 09/06。下一次發(fā)射期26，2022/09/19 - 10/04）
邁克解釋說，有四個(gè)主要因素決定了在特定日子是否有可供阿爾忒彌斯1號(hào)使用的發(fā)射窗口。其中很重要的第一個(gè)限制是太空發(fā)射系統(tǒng)在第一階段開發(fā)的Block 1載具的性能。“抵達(dá)地月轉(zhuǎn)移點(diǎn)對(duì)我們來說非常重要，而有一些日子的地月對(duì)齊狀況無法用于臨時(shí)低溫推進(jìn)段(ICPS)或Block 1載具的發(fā)射?！?/p>
Credit: NASA.
（圖片說明：由美國宇航局探索部門的任務(wù)分析與綜合評(píng)估（MAIA）小組制作的阿爾忒彌斯1號(hào)任務(wù)可行性文件的摘錄。該摘錄通過信息自由法(FOIA)請(qǐng)求獲得，并在原文網(wǎng)站論壇上被分享。提供的文件修訂版是根據(jù) 2021 年 2 月的數(shù)據(jù)生成的，反映了美國東部時(shí)區(qū)的發(fā)射日期和時(shí)間。本圖并沒有新的對(duì)應(yīng)版本流傳在網(wǎng)上。）
“第二個(gè)限制是獵戶座飛船在任務(wù)的任何時(shí)候都不應(yīng)處于陰影中超過90分鐘。電源由太陽能電池板供應(yīng)，而電池的大小和熱系統(tǒng)都是按照可以從太陽獲取能源來設(shè)計(jì)的?！?br/>
在10 - 15天的發(fā)射期內(nèi)，可能會(huì)有一兩天被獵戶座飛船的90分鐘最大日食時(shí)間限制“截?cái)唷??！坝袝r(shí)你會(huì)遇到這種奇怪的季節(jié)性限制，在向月球移動(dòng)的期間或返回期間因太陽位于地球后方而導(dǎo)致日食時(shí)間超過90分鐘。這種航天器視角的日食就會(huì)導(dǎo)致不時(shí)出現(xiàn)奇怪的一天無法發(fā)射?！边~克解釋道。
第三個(gè)限制是獵戶座飛船必須在光照良好的條件下進(jìn)行海面降落，方便飛船被回收。阿爾忒彌斯1號(hào)任務(wù)將是獵戶座飛船第一次從月球重返大氣層，因此回收飛船為獵戶座計(jì)劃高優(yōu)先級(jí)的測(cè)試目標(biāo)。
“對(duì)于這次無人飛行測(cè)試，我們希望可以在白晝落海，這就限制了落水時(shí)間必須在日落前至少半小時(shí)和日出后至少一小時(shí)之間，進(jìn)而影響了我們的發(fā)射機(jī)會(huì)，”邁克說。“最后一個(gè)限制是初入大氣層的點(diǎn)(Entry interface)和海面降落目標(biāo)區(qū)域(Splashdown target zone)之間的允許距離范圍。以‘重返進(jìn)入(Skip re-entry，指如打水漂一般二次進(jìn)入大氣層)’來說，我們希望從初入大氣層到降落地點(diǎn)的距離在2,500到4,000海里（大約4,630到7,408公里）之間，理想目標(biāo)是大約2,800海里（5,185公里）。比這更長或更短，都超出了我們要求的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，如果在大氣層中降落的距離太長，也會(huì)超出載具設(shè)計(jì)的承受范圍?！?/p>
“因此，性能、日食、返程落地照明、從初入大氣層到降落地點(diǎn)的距離范圍，是決定阿爾忒彌斯1號(hào)發(fā)射窗口的四個(gè)主要因素?！彼偨Y(jié)道。
Credit: NASA HQ PHOTO on Flickr
（圖片說明：2022年8月27日星期六攝于佛羅里達(dá)州的肯尼迪航天中心。閃電擊中發(fā)射臺(tái)39B的保護(hù)系統(tǒng)，避開了還在準(zhǔn)備發(fā)射的太空發(fā)射系統(tǒng)和獵戶座飛船。原本8月29日的發(fā)射被延期到了9月3日，但當(dāng)?shù)啬壳安环€(wěn)定的天氣為新的日期加上了一層不確定性。）
初期的太空發(fā)射系統(tǒng)Block 1配置使用了臨時(shí)低溫推進(jìn)段(ICPS)，這是一種從聯(lián)合發(fā)射同盟(ULA)的德爾塔-4運(yùn)載火箭第二節(jié)(DCSS)改進(jìn)而來的階段。臨時(shí)低溫推進(jìn)段是進(jìn)入太空后的第二階段，發(fā)生在太空發(fā)射系統(tǒng)的五段固體火箭助推器和芯一級(jí)（Core Stage）之后。太空發(fā)射系統(tǒng)的助推器和芯一級(jí)將頂部帶有獵戶座飛船的臨時(shí)低溫推進(jìn)段移動(dòng)到一個(gè)不穩(wěn)定且高度橢圓的停泊軌道中，該軌道的近地點(diǎn)在地球大氣層內(nèi)，但卻有著異常高的遠(yuǎn)地點(diǎn)。
對(duì)阿爾忒彌斯1號(hào)任務(wù)來說，太空發(fā)射系統(tǒng)的芯一級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)目標(biāo)為一個(gè)30 x 1,806千米的軌道?！芭R時(shí)低溫推進(jìn)段不足以將獵戶座飛船重量的物體從近地停泊軌道移動(dòng)到月球附近，所以芯一級(jí)會(huì)將臨時(shí)低溫推進(jìn)段/獵戶座飛船‘注入’橢圓形的停泊軌道，”一份美國宇航局關(guān)于太空發(fā)射系統(tǒng)發(fā)射窗口的論文寫道。“而橢圓停泊軌道的最高點(diǎn)起到‘調(diào)節(jié)器’的作用，讓芯一級(jí)的效能可以被轉(zhuǎn)移到臨時(shí)低溫推進(jìn)段，并在需要的時(shí)候反向轉(zhuǎn)移?！?/p>
“將來，等太空發(fā)射系統(tǒng)第二階段的Block 1B載具建造完成，上面會(huì)搭載更強(qiáng)勁的勘探上層段(Exploration Upper Stage , EUS)來代替臨時(shí)低溫推進(jìn)段。這時(shí)，為了達(dá)到地月轉(zhuǎn)移點(diǎn)的一些限制就會(huì)消失，因?yàn)槟壳氨仨氁浴畳伾洹姆绞綄⑴R時(shí)低溫推進(jìn)段送到地月轉(zhuǎn)移點(diǎn)。”邁克說道。將來搭載勘探上層段的太空發(fā)射系統(tǒng)將會(huì)先將飛船送到距地185千米的圓形停泊軌道?！皥A形停泊軌道使得太空發(fā)射系統(tǒng)可以在一個(gè)月的任何一天將飛船送向月球，”前文提到的論文也寫道，“這非常必要，因?yàn)閷砣蝿?wù)會(huì)有其他的因素來限制發(fā)射可行性，如在月球附近和其它航天設(shè)施對(duì)接?！?/p>
還有其他因素可以影響發(fā)射系統(tǒng)的性能，如太空發(fā)射系統(tǒng)助推器中固體推進(jìn)劑的整體溫度會(huì)受到不同季節(jié)當(dāng)?shù)販囟鹊挠绊?。位于北半球發(fā)射場(chǎng)的助推器在夏季幾個(gè)月的較高環(huán)境溫度下具有更好的性能。
Credit: NASA.
（圖片說明：來自美國宇航局關(guān)于太空發(fā)射系統(tǒng)發(fā)射窗口的論文內(nèi)圖，當(dāng)時(shí)該任務(wù)仍被稱為Exploration Mission-1，該圖顯示了因太空發(fā)射系統(tǒng)Block 1配置而導(dǎo)致的發(fā)射周期限制之一。為臨時(shí)低溫推進(jìn)段設(shè)計(jì)的高橢圓注入/停泊軌道對(duì)發(fā)射時(shí)間添加了限制。未來的太空發(fā)射系統(tǒng)版本使用了正在開發(fā)的勘探上層段，預(yù)計(jì)改使用圓形停泊軌道，從而增加地月轉(zhuǎn)移的機(jī)會(huì)。）
前文提到的阿爾忒彌斯1號(hào)任務(wù)尾端的白晝海上降落/回收要求，除了會(huì)限制發(fā)射日期之外，也會(huì)對(duì)任務(wù)長度產(chǎn)生影響。如果需要的話，獵戶座飛船可以延長其待在月球軌道的時(shí)間來確保返程降落在海中的時(shí)候有充足的陽光。
“任務(wù)會(huì)切換于我們通常稱之為‘短期任務(wù)’的約25、26、28天，和‘長期任務(wù)’的38-42天兩種，”邁克解釋道。“在一個(gè)發(fā)射期內(nèi)，‘短期任務(wù)’和‘長期任務(wù)’會(huì)按照當(dāng)日的情況所決定。這主要是因?yàn)槿w問題和日月地相對(duì)位置的變化。”
地月遠(yuǎn)距離逆行軌道的周期約為12天，這決定了獵戶座飛船在月球停留的時(shí)間長度，而任務(wù)總長將在四到六周之間。值得注意的是，上述兩種任務(wù)的持續(xù)時(shí)間都超過了飛船滿載四名船員的最長時(shí)間限制——21天。獵戶座飛船的系統(tǒng)能夠在如本次阿爾忒彌斯1號(hào)的非載人任務(wù)中運(yùn)行長達(dá) 210 天左右。
發(fā)射窗口當(dāng)日
在選定了發(fā)射的“吉日”之后，可以稱之為“良辰”的發(fā)射窗口長度從幾分鐘到幾小時(shí)都有可能?！靶阅芟拗七x出了一些特殊日子，在這之上會(huì)有一個(gè)如鐘形曲線或正弦曲線的變化，”邁克說道?！霸诎l(fā)射期一開始，發(fā)射窗口會(huì)因當(dāng)下狀況有長有短，但隨著發(fā)射期一天天過去，發(fā)射窗口的時(shí)長會(huì)周期性變化?！?br/>
“以我目前看到過的數(shù)據(jù)來說，滿足上面提到的條件的發(fā)射窗口的長度可以短到只有6分鐘，也可以長到大約2小時(shí)?！崩碚撋蟻碚f，在有些日子里發(fā)射窗口會(huì)長至超過兩個(gè)小時(shí)，但以阿爾忒彌斯1號(hào)任務(wù)來說，受限于其他操作和物流上的因素，可以嘗試發(fā)射的窗口被人為的限制在每天最多兩個(gè)小時(shí)。
“出于多個(gè)不同因素的考慮，我們自我設(shè)立了這個(gè)最長嘗試時(shí)間，”邁克說道。“如果我們當(dāng)天無法完成發(fā)射，我們必須卸油、惰性化燃料箱，然后重新配置載具并為下一次機(jī)會(huì)做好準(zhǔn)備?！?/p>
Credit: NASA.
（圖片說明：關(guān)于太空發(fā)射系統(tǒng)發(fā)射窗口的論文中，另一張圖顯示了發(fā)射窗口如何隨季節(jié)變化。阿爾忒彌斯1號(hào)任務(wù)沒有要求白天發(fā)射，而且肯尼迪航天中心在冬季的幾個(gè)月也很少有白天發(fā)射的機(jī)會(huì)。2022年2月發(fā)射期的所有發(fā)射窗口都在晚上。）
太空發(fā)射系統(tǒng)的液體推進(jìn)劑裝載（和卸載）是天體運(yùn)轉(zhuǎn)以外主要的考量因素之一。“因?yàn)檫@個(gè)載具是如此的巨大，我們使用了非常多的液態(tài)氫和液態(tài)氧，這導(dǎo)致裝載、卸載、重新配置都要花很長時(shí)間。我們?yōu)榱舜_保不會(huì)錯(cuò)過下一次的機(jī)會(huì)，為每次嘗試設(shè)置了120分鐘的最長時(shí)限?！?br/>
太空發(fā)射系統(tǒng)芯一級(jí)在斯坦尼斯航天中心進(jìn)行單次的初步試運(yùn)轉(zhuǎn)(Green Run)測(cè)試時(shí)，凸顯出了發(fā)射臺(tái)低溫燃料裝載能力的不足。加上臨時(shí)低溫推進(jìn)段，兩者需要的液態(tài)氫接近了39B發(fā)射臺(tái)球形存儲(chǔ)槽的極限。
在2018年11月一次對(duì)39B發(fā)射臺(tái)的參觀訪問中，美國宇航局發(fā)射臺(tái)運(yùn)營經(jīng)理肯?福特曾提到，太空發(fā)射系統(tǒng)Block 1載具的兩個(gè)液態(tài)氫液態(tài)氧階段在發(fā)射當(dāng)天可能使用多達(dá)730,000加侖（約2763立方米）的液態(tài)氫，這個(gè)數(shù)字包含了最長兩個(gè)小時(shí)的發(fā)射窗口等待時(shí)間。
肯同時(shí)提到了目前的液氫球形存儲(chǔ)槽最高可容納850,000加侖（約3218立方米）的液態(tài)氫，其中765,000加侖（約2896立方米）可用于支持發(fā)射。這只足夠支持單次的發(fā)射嘗試，如果隔天再嘗試一次就會(huì)不足。
當(dāng)火箭載具里充滿液體推進(jìn)劑時(shí)，一些液態(tài)氫會(huì)被用于發(fā)動(dòng)機(jī)溫度調(diào)節(jié)，一些液態(tài)氫則會(huì)在燃料罐內(nèi)自然蒸發(fā)。如果在等待整整兩個(gè)小時(shí)的發(fā)射窗口后取消發(fā)射嘗試，并將燃料罐中的推進(jìn)劑排回存儲(chǔ)槽，液態(tài)氫將比再次嘗試所需的量少超過280,000加侖（約1060立方米）。
Credit: Brady Kenniston for NASASpaceflight.
（圖片說明：太空發(fā)射系統(tǒng)芯一級(jí)-1于2021年在斯坦尼斯航天中心的B-2試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行了點(diǎn)火測(cè)試。在初步試運(yùn)轉(zhuǎn)期間，芯一級(jí)-1接受了多個(gè)級(jí)別的系統(tǒng)測(cè)試，最終在一次長達(dá)數(shù)分鐘的點(diǎn)火中圓滿結(jié)束測(cè)試。芯一級(jí)-1是阿爾忒彌斯1號(hào)任務(wù)的重要組成部分。）
如果發(fā)射嘗試在兩小時(shí)內(nèi)就被取消，損失的燃料就不會(huì)有這么多。盡管如此，阿爾忒彌斯1號(hào)任務(wù)在第一次取消后還是需要等48小時(shí)才能進(jìn)行第二次嘗試。“以阿爾忒彌斯1號(hào)來說，我們?cè)?9B發(fā)射臺(tái)目前只有舊的液氫和液氧球形存儲(chǔ)槽，所以基于資源限制和物流上的嚴(yán)格限制，我們?cè)?天內(nèi)只有三次嘗試的機(jī)會(huì)?！边~克說道。
“這是因?yàn)榧僭O(shè)你加滿燃料后，取消了發(fā)射并卸油后，在下一次48小時(shí)后的重試之前其實(shí)需要用油罐車補(bǔ)充一部分的氫。這時(shí)如果再次加滿然后再次被取消，需要預(yù)留72小時(shí)讓氫和氧在發(fā)射平臺(tái)上被重新補(bǔ)滿。按照這個(gè)補(bǔ)充計(jì)劃表我們?cè)?天內(nèi)只有三次機(jī)會(huì)?！?/p>
美國宇航局目前已經(jīng)在使用油罐車從供應(yīng)商那里補(bǔ)充他們球形存儲(chǔ)槽自然蒸發(fā)的燃料。除此以外，他們還和聯(lián)合發(fā)射同盟簽下合約，利用位于37B發(fā)射區(qū)的液氫儲(chǔ)存設(shè)備來加速39B發(fā)射平臺(tái)液氫球形存儲(chǔ)槽的補(bǔ)充。
探索地面系統(tǒng)最近在39B建造了第二個(gè)更大的球形存儲(chǔ)槽，但目前因軟件測(cè)試剛開始進(jìn)行，所以尚未正式投入使用。預(yù)計(jì)在阿爾忒彌斯2號(hào)任務(wù)時(shí)將可以用于輔助發(fā)射。
邁克額外提道“我們限制窗口最長時(shí)間為兩小時(shí)還有預(yù)檢分析目的的考量，發(fā)射窗口越長，我們就要分析更多的狀況”。獵戶座飛船、太空發(fā)射系統(tǒng)和探索系統(tǒng)開發(fā)部門的人員需共同進(jìn)行飛行準(zhǔn)備分析周期 (FRAC)，以明確阿爾忒彌斯1號(hào)發(fā)射的所有參數(shù)和考慮因素。
與計(jì)算密集的建模式分析類似，飛行準(zhǔn)備分析周期必須每分鐘確認(rèn)和檢查發(fā)射相關(guān)的各種參數(shù)組合和發(fā)射軌跡。除了作為最終結(jié)果的發(fā)射周期和發(fā)射窗口，分析周期還會(huì)在整個(gè)航行過程中不停地計(jì)算軌跡。
Credit: NASA/Ben Smegelsky.
（圖片說明：圖中可以看到位于39B發(fā)射區(qū)的大型阿波羅時(shí)代液態(tài)氫球形存儲(chǔ)槽。太空發(fā)射系統(tǒng)的芯一級(jí)和臨時(shí)低溫推進(jìn)段在一次發(fā)射測(cè)試中消耗的液態(tài)氫接近球體容量的極限。因此，美國宇航局將只能在7天內(nèi)對(duì)阿爾忒彌斯1號(hào)進(jìn)行3次發(fā)射嘗試。在圖片右側(cè)地平線可以看到美國宇航局正在建造更大的第二個(gè)液態(tài)氫球形存儲(chǔ)槽，預(yù)計(jì)從阿爾忒彌斯2號(hào)開始投入使用。）
除了計(jì)算標(biāo)稱軌跡和最佳軌跡以外，分析周期還會(huì)對(duì)包括飛行包線、性能邊界、載具在低層大氣中飛行時(shí)的開環(huán)引導(dǎo)、發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒控制器以及中止余量和能力等領(lǐng)域進(jìn)行分析。在完整運(yùn)行稱為FRAC-0的分析周期之后，分析小組正在運(yùn)行FRAC-1，該周期將一直持續(xù)到火箭準(zhǔn)備好發(fā)射為止。
“我們正在持續(xù)進(jìn)行飛行準(zhǔn)備分析周期，”邁克說?！坝捎谛枰崆捌冢覀儗?shí)際上采取的是滾動(dòng)分析周期。因此，就算我們公布發(fā)射計(jì)劃了，因?yàn)橥瓿煞治鲋芷谒璧臅r(shí)間很長，我們還是會(huì)在接下來的幾個(gè)月內(nèi)持續(xù)評(píng)估這個(gè)發(fā)射期是否合適。宏觀上來說，我們希望準(zhǔn)備發(fā)射的硬件條件達(dá)到時(shí)，我們可以同時(shí)完成相對(duì)應(yīng)的飛行準(zhǔn)備分析周期?！?/p>
在當(dāng)天適合的發(fā)射窗口遠(yuǎn)長于兩小時(shí)的時(shí)候，理論上可以基于當(dāng)下的天氣和其它因素選擇出“最佳的”兩小時(shí)，然而本次太空發(fā)射系統(tǒng)的第一次發(fā)射美國宇航局選擇不采取這種做法。
“我們決定不特別為‘從200分鐘選出120分鐘’的情況制定一個(gè)選擇標(biāo)準(zhǔn)，這會(huì)大大增加飛行準(zhǔn)備分析的人力成本，卻不會(huì)為任務(wù)帶來顯著的優(yōu)勢(shì)?！边~克說道“我們內(nèi)部進(jìn)行了良性的討論，來決定是否需要通過天氣或其他的一些決定因素去偏好特定的某120分鐘，但我們最終都同意不這么做。我們決定選擇120分鐘時(shí)，只考慮如何最佳化團(tuán)隊(duì)表現(xiàn)來完美完成已經(jīng)制定好的目標(biāo)。”
Credit: NASA.
（圖片說明：阿爾忒彌斯1號(hào)任務(wù)概覽。）
對(duì)于發(fā)射窗口很短的情況，邁克說他們并沒有設(shè)下過多的限制?！叭魏慰梢园l(fā)射的日子對(duì)我們來說都是好日子。如果條件許可，我們就會(huì)在當(dāng)天進(jìn)行嘗試。”他說道?！氨敬稳蝿?wù)并沒有任何的瞬時(shí)窗口（指極短的發(fā)射窗口），但可能會(huì)有個(gè)位數(shù)分鐘或短短幾十分鐘長的發(fā)射窗口。只要遇到所有限制都滿足的第一次機(jī)會(huì)，我們就會(huì)抓住它，并嘗試發(fā)射。不管窗口時(shí)間長短，它都是個(gè)好日子?！?br/>
2022年2月的發(fā)射期從12日大約21分鐘的發(fā)射窗口開始，并連續(xù)幾天增加到最長的120分鐘，然后在27日重新減少到約42分鐘。這個(gè)2月發(fā)射期是少數(shù)沒有因獵戶座飛船會(huì)離開日照或其他原因產(chǎn)生“截?cái)唷钡陌l(fā)射期之一。
在其他發(fā)射期，有些發(fā)射窗口短至僅僅一分鐘。為了優(yōu)化性能以最大化發(fā)射窗口持續(xù)時(shí)間的方法之一是改變插入初始停泊軌道的角度。升空后不久，火箭會(huì)將頭朝著特定的方位角(azimuth)向下旋轉(zhuǎn)，以插入特定軌道為目標(biāo)調(diào)整自身角度。在火箭高度高于低層大氣層后，其引導(dǎo)程序?qū)⒉粩噢D(zhuǎn)向以保持在該航向和傾斜度上。
“發(fā)射后的方位角取決于在發(fā)射窗口內(nèi)實(shí)際發(fā)射的時(shí)間點(diǎn)，”邁克說?；谔瞻l(fā)射系統(tǒng)Block 1載具的設(shè)計(jì)，提高性能只能調(diào)整軌道插入角度。前文提到的發(fā)射窗口論文解釋說：“有幾種方法可以提高整體火箭性能，使地月轉(zhuǎn)移制動(dòng)更接近目標(biāo)位置，包括改變目標(biāo)軌道遠(yuǎn)地點(diǎn)、近地點(diǎn)、傾角或 RAAN（升交點(diǎn)赤經(jīng)）。遠(yuǎn)地點(diǎn)需被用作從芯一級(jí)到臨時(shí)低溫推進(jìn)段的性能交換，因此它無法被改變；近地點(diǎn)和軌道插入高度用于控制太平洋上芯一級(jí)的降落位置，也無法改變；而針對(duì)RAAN的轉(zhuǎn)向在性能方面可能代價(jià)過高，因此也無法使用。唯一剩下的就是調(diào)整停泊軌道插入角度?！?/p>
在發(fā)射窗口最長為120分鐘的一天中，發(fā)射方位角可能會(huì)發(fā)生顯著變化?！霸诎l(fā)射窗口初期，它可能是一個(gè)高方位角；在窗口中段，它是正東方位角；在窗口快結(jié)束的時(shí)候，它可能是一個(gè)更偏南的方位角?！边~克說?！胺轿唤堑淖兓秶鸀?46 度，這實(shí)際上是一個(gè)相當(dāng)廣泛的范圍。”
來源：牧夫天文
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