發射視窗

發射視窗（Launch window）是指運載火箭發射比較合適的一個時間範圍（即允許運載火箭發射的時間範圍）。這個範圍的大小亦叫做發射視窗的寬度。視窗寬度有寬有窄，寬的以小時計，甚至以天計算，窄的只有幾十秒鐘，甚至為零。

發射視窗是根據太空飛行器本身的要求及外部多種限制條件經綜合分析計算後確定的。由於太陽、地球和其他星體的相對位置在不斷變化，即使發射同一類型、同一軌道的太空飛行器，其發射視窗也是不固定的。明白了這個道理，人們就不會奇怪，太空飛行器的發射有時在早晨、有時在傍晚、有時在白天、有時在夜裡。

基本介紹

• 中文名：發射視窗
• 外文名：launch window
• 定義：運載火箭發射時間的限定範圍

視窗概念

對運載火箭本身來說，沒有太嚴格的發射視窗限制，什麼時間發射都可以。不過，在進行運載火箭發射試驗時，一般都選在傍晚或黎明前來發射，因為這時太陽處在地平線附近，發射場區及火箭飛行路過地區的天空比較暗淡，而火箭點火升空到一定高度後就能受到陽光照射，反射陽光的箭體與背景天空形成較大的反差，從而使地面的光學跟蹤測量儀器可以清晰地跟蹤測量火箭的飛行軌跡，觀察火箭飛行中的姿態和外部形象，跟蹤測量和觀察效果比較好。

但當運載火箭用來發射太空飛行器時，就不能隨時發射了。由於每個太空飛行器承擔的任務不同，太空飛行器上安裝的儀器，設備使用要求不同，它們對發射視窗提出了種種要求和限制條件，而這些要求有時又互相矛盾，因此選擇什麼時間發射就必須考慮各方面的要求，經綜合平衡後選擇一個比較合適的發射視窗。

衛星軌道精度的要求和目標天體與地球相對位置的要求相等，也要求精心選擇發射視窗。例如，在向月球、行星和其它星體發射探測器時，必須在地球與被探測的目標天體處在一個有利的相對位置時來發射。不過，發射空間探測器時，發射視窗寬度一般都比較寬，有的能以天計算。

一旦由於運載火箭臨時出現故障，或由於天氣等其他原因，不能按時發射而錯過了發射視窗時，則只能等待下一個發射視窗。有的太空飛行器發射，一天之內不止一個視窗，有的只有等幾天或更長時間再發射。

視窗種類

就航天任務來說，有三種發射視窗，即年計視窗、月計視窗和日計視窗。此外，發射時為了精準實現對接，還涉及零視窗的提法。

年計視窗

它是以指定的某一年內連續的月數形式表示，適用於星際探測任務，如發射對哈雷彗星進行探測的彗星探測器。

月計視窗

以確定的某個月內連續的天數形式表示,適用於行星和月球探測任務，如發射月球探測器。

日計視窗

以某日內某時刻到另一時刻的形式表示，適用於各種太空飛行器。

對於太空飛行器發射，可能要同時計算三種或兩種發射視窗，但最終是以日計視窗的形式來決定。對於一般衛星和飛彈的發射，只需規定日計發射視窗。對於發射月球探測器，通常要規定月計和日計發射視窗。對於發射哈雷彗星探測器和其他星際探測器，一般要同時規定年計、月計和日計發射視窗。

零視窗

指在預先計算好的發射時間，分秒不差地將火箭點火升空，不允許有任何延誤與變更。

如在天宮一號發射中，為了完成對接，要求神舟八號飛船發射到與天宮一號共面的軌道，這對火箭入軌精度提出了很高的要求。要求火箭在天宮一號經過發射點後某一秒準時點火起飛，否則就會錯過與我對接的時機，這就是“零視窗”要求的起因。

影響因素

地面觀察

1970年4月24日，在甘肅酒泉衛星發射中心用長征一號運載火箭發射我國第一顆人造地球衛星東方紅一號時，發射時間定在台北時間晚上9點35分，這時在酒泉衛星發射中心，太陽已落山一個多小時，天空漆黑一片，但運載火箭升到400多千米高空把衛星送入軌道時，進入軌道運行的第三級火箭及衛星仍能受到太陽光的照射。此時在地面人們用肉眼就能看到進入軌道運行的第三級火箭及衛星。

光照條件

當發射照相偵察衛星、地球資源衛星和中軌道氣象衛星時，要求衛星運行軌道下方的地面目標有很好的光照條件，以便於衛星上的可見光遙感器能很好的遙感地面的圖像。因此，發射這類太空飛行器的發射視窗都選在白天。

在衛星及載人飛船等太空飛行器上，大多採用太陽能電池供電，當太空飛行器進入軌道時，希望是在地球受到太陽照射的一面，這時太陽電池翼受到陽光的照射，可立即發電供太空飛行器使用。這是發射這類太空飛行器選擇發射視窗時要考慮的一個因素。

返回式衛星、載人飛船從軌道返回地面時，一般都希望在白天，以便尋找落地後的太空飛行器；同時希望氣象條件較好、沒有大風等惡劣天氣，以便於降落傘打開。在選擇發射視窗時就要考慮返回時的情況。

氣象條件

飛行軌跡20km以內，發生雷擊和烏雲現象時，可能損壞火箭和衛星的電子設備；大氣層上方風力過強，可能影響衛星飛行姿態和衛星結構。

測量設備

太空飛行器進入軌道後，需要利用太空飛行器上的姿態測量設備（如紅外地平儀，太陽敏感器等）測量太空飛行器的飛行姿態，以便調姿並進入穩定的飛行姿態。太空飛行器上的姿態測量設備工作時，需要太空飛行器、地球和太陽處在一個較好的相對位置，這時測量太空飛行器的飛行姿態精度較高。所以，這也是選擇發射視窗要考慮的一個因素。

約束條件

一般來說，發射視窗主要有下列約束條件：

a. 太陽照射衛星飛行下方（星下點）地面目標的光照條件（如氣象、資源等衛星）；

b. 衛星太陽帆板與太陽光線的相對關係（太陽能電池供電的要求）；

c. 衛星姿態測量精度要求的地球、衛星、太陽的幾何關係；

d. 衛星溫度控制要求太陽只能照射衛星某些方向；

e. 衛星處於地球陰影內時間長短的要求（太陽能電池供電的要求）；

f. 著落回收時間的要求（如返回式衛星、載人飛船等）；

g. 對衛星軌道面的特定要求（如移動通信衛星星座、軌道交會、軌道攔截等）；

h. 地球與目標天體相對位置的要求（如月球探測器、行星探測器等）；

i. 其它如地面跟蹤測量條件、氣象條件等。

確定發射視窗，實際上是根據約束條件來確定飛行軌道與特定對象（如：太陽、月球、交會對象等）之間的相對位置，同時也選擇適當的發射環境條件。

確定規律

根據約束條件，各類衛星的發射視窗一般有下列規律：

(1) 資源衛星、照相偵察衛星、中軌道氣象衛星等，要求對地面目標區域有較好的光照條件，發射視窗要選擇在白天。

(2)地球同步衛星（包括地球同步通信衛星、地球同步氣象衛星等）的發射視窗主要取決於太陽角、地影、日地張角、地面測量等約束條件，因此它與太陽位置、衛星姿態、軌道、衛星控制方式（自旋穩定方式或三軸穩定方式）、軌道變軌方式、衛星的布局形式以及地面站位置等有關。

(3) 衛星星座、軌道交會、軌道攔截等發射任務的發射視窗。由於要求將衛星（太空飛行器）送入慣性空間中預定的軌道面、因此對發射時間有更嚴格的要求，發射時間由軌道面在慣性空間中的指向（軌道升交點赤徑）確定，在一天24小時內都有可能。

(4)月球探測器和行星探測器的發射視窗主要取決於目標天體（月球或行星）的位置，發射必須在地球與目標天體處於一定的相對位置之時間範圍內進行。