Ventana de lanzamiento

Animación de InSight's trayectoria
InSight· Tierra· Marte

Marte lanza ventanas y distancia de la Tierra

En el contexto de los vuelos espaciales, el período de lanzamiento es el conjunto de días y la ventana de lanzamiento es el período de tiempo de un día determinado durante el cual se debe lanzar un cohete en particular. para llegar a su objetivo previsto. Si el cohete no se lanza dentro de una ventana determinada, debe esperar a la ventana del día siguiente del período. Los períodos de lanzamiento y las ventanas de lanzamiento dependen mucho tanto de la capacidad del cohete como de la órbita a la que se dirige.

Un período de lanzamiento se refiere a los días que el cohete puede lanzarse para alcanzar su órbita prevista. Una misión podría tener un período de 365 días en un año, algunas semanas cada mes, algunas semanas cada 26 meses (por ejemplo, períodos de lanzamiento a Marte) o un período de tiempo corto que no se repetirá.

Una ventana de lanzamiento indica el marco de tiempo en un día determinado en el período de lanzamiento que el cohete puede lanzar para alcanzar su órbita prevista. Esto puede ser tan corto como un segundo (referido como una ventana instantánea) o incluso todo el día. Por razones operativas, la ventana casi siempre se limita a unas pocas horas. La ventana de lanzamiento puede extenderse durante dos días calendario (por ejemplo, comienza a las 11:46 p. m. y finaliza a las 00:14 a. m.). Las ventanas de lanzamiento son a veces, pero rara vez, exactamente a las mismas horas todos los días.

Las ventanas de lanzamiento y los períodos de lanzamiento a menudo se usan indistintamente en la esfera pública, incluso dentro de la misma organización. Sin embargo, estas definiciones son las utilizadas por los directores de lanzamiento y analistas de trayectoria de la NASA (y otras agencias espaciales).

Período de lanzamiento

Para ir a otro planeta usando la simple órbita de transferencia de Hohmann de baja energía, si la excentricidad de las órbitas no es un factor, los períodos de lanzamiento son periódicos según el período sinódico; por ejemplo, en el caso de Marte, el período es de 780 días (2,1 años). En casos más complejos, incluido el uso de tirachinas gravitacionales, los períodos de lanzamiento son irregulares. A veces surgen oportunidades excepcionales, como cuando la Voyager 2 aprovechó una alineación planetaria que se produce una vez cada 175 años para visitar Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno. Cuando se pierde tal oportunidad, se puede seleccionar otro objetivo. Por ejemplo, la misión Rosetta de la ESA estaba originalmente destinada al cometa 46P/Wirtanen, pero un problema con el lanzador la retrasó y hubo que seleccionar un nuevo objetivo (cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko).

Los períodos de lanzamiento a menudo se calculan a partir de diagramas de porkchop, que muestran el delta-v necesario para lograr la misión trazada contra el tiempo de lanzamiento.

Ventana de lanzamiento

La ventana de inicio está definida por el primer punto de inicio y el punto de inicio final. Puede ser continuo (es decir, capaz de lanzar cada segundo en la ventana de lanzamiento) o puede ser una colección de puntos instantáneos discretos entre la apertura y el cierre. Las ventanas y los días de lanzamiento generalmente se calculan en UTC y luego se convierten a la hora local donde se encuentran los operadores de cohetes y naves espaciales (con frecuencia, múltiples zonas horarias para lanzamientos en EE. UU.).

Para viajes a órbitas terrestres en gran medida arbitrarias, no se requiere un tiempo de lanzamiento específico. Pero si la nave espacial tiene la intención de encontrarse con un objeto que ya está en órbita, el lanzamiento debe programarse cuidadosamente para que ocurra alrededor de las horas en que el plano orbital del vehículo objetivo se cruza con el sitio de lanzamiento.

Los satélites de observación de la Tierra a menudo se lanzan a órbitas heliosincrónicas que son casi polares. Para estas órbitas, la ventana de lanzamiento ocurre en el momento del día en que la ubicación del sitio de lanzamiento está alineada con el plano de la órbita requerida. El lanzamiento en otro momento requeriría una maniobra de cambio de plano orbital que requeriría una gran cantidad de propulsor.

Para los lanzamientos por encima de la órbita terrestre baja (LEO), el tiempo de lanzamiento real puede ser algo flexible si se utiliza una órbita de estacionamiento, ya que la inclinación y el tiempo que la nave espacial pasa inicialmente en la órbita de estacionamiento pueden variar. Vea la ventana de lanzamiento utilizada por la nave espacial Mars Global Surveyor al planeta Marte en [1].

Ventana de lanzamiento instantáneo

Alcanzar la órbita correcta requiere la ascensión recta del nodo ascendente (RAAN). RAAN se establece variando un tiempo de lanzamiento, esperando que la tierra gire hasta que esté en la posición correcta. Para misiones con órbitas muy específicas, como el encuentro con la Estación Espacial Internacional, la ventana de lanzamiento puede ser un momento único en el tiempo, conocido como ventana de lanzamiento instantáneo.

Las trayectorias se programan en un vehículo de lanzamiento antes del lanzamiento. El vehículo de lanzamiento tendrá un objetivo y el sistema de guía alterará los comandos de dirección para intentar llegar al estado final final. Se debe dejar libre al menos una variable (apogeo, perigeo, inclinación, etc.) para que altere los valores de las demás, de lo contrario la dinámica estaría demasiado restringida. Una ventana de lanzamiento instantáneo permite que la RAAN sea la variable no controlada. Si bien algunas naves espaciales, como la etapa superior Centaur, pueden dirigir y ajustar su RAAN después del lanzamiento, la elección de una ventana de lanzamiento instantáneo permite que la RAAN esté predeterminada para el sistema de guía de la nave espacial.

Problemas específicos

Las misiones de transbordador espacial a la Estación Espacial Internacional fueron restringidas por el recorte de ángulos beta. Ángulo de betaβ β {displaystyle beta }) se define como el ángulo entre el plano de la órbita y el vector del Sol. Debido a la relación entre el ángulo beta de un objeto orbitante (en este caso, el ISS) y el porcentaje de su órbita que se gasta en luz solar, la generación de energía solar y el control térmico se ven afectados por ese ángulo beta. Los lanzamientos de transbordador al ISS normalmente se intentaron sólo cuando el ISS estaba en una órbita con un ángulo beta de menos de 60 grados.