胖五火箭发射问天实验舱 “零窗口”是什么一回事？

刊登日期 : 02/08/2022

发射窗口关乎天宫与地球相对位置

　　说问天实验舱的“零窗口”发射之前，要先解释一下“发射窗口”。“发射窗口”是航天用语，指的是适合火箭发射的时机。

　　如果只是要把卫星、飞船等航天器发射到任意环绕地球轨道，其实火箭什么时间升空问题都不大。但如果发射的航天器需要与轨道上的目标航天器交会，例如问天实验舱要与“天宫”对接，所需要的精度便要高得多，这就会涉及目标航天器（天和核心舱）与地球之间的相对位置。

　　举例来说，如果发射的飞船进入轨道后，太空站却在轨道另一边，它就要花耗燃料来加速才能“追”上太空站，这在每一克重量都要精打细算的航天发射来说，是很不理想，甚至直接影响成果。

　　所以最好的办法，是计算好太空站飞临发射场上空的时机，趁此发射飞船，让它以最优路线直接到达太空站附近，这时机便是“发射窗口”。

　　当然，地球在自转，太空站又轨道上高速运行，要计算“发射窗口”是很复杂的工作。

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“旅行者1号”发射窗口175年才一次

 　　除了交会对接外，航天器飞往其他行星，例如中国的“天问一号”前往火星，也必要在“发射窗口”升空，才能经“霍曼转移轨道”到达火星附近，情况与飞船与太空站交会有些类似；至于“霍曼转移轨道”为何物，这却是另一个课题。

　　“发射窗口”多久会有一次？范围可以非常大，以近地轨道为目标的，每天可以不止一次，也有的一、两天一次。而深空探测任务，例如天问一号等飞往火星的探测器，“发射窗口”出现频率就低得多，两年多才有一次。

　　还有更极端的例子：美国在1977年发射的无人探测器“旅行者1号”，因为要利用星球间引力飞向太阳系外围行星，适合的“发射窗口”175年才有一次。

　　另外，“发射窗口”除了出现频率外，还有“宽度”的概念，也就是它时间范围。一般深空探测的“发射窗口”宽度较大，可以长达数天以上。而需要精准进入地球轨道指定位置的航天器，“发射窗口”宽度会小得多，有的以小时计，也有的只有几十秒。

　　这次问天实验舱需要与天和核心舱对接，由于入轨的精度要求极为苛刻，所以负责发射任务的“胖五”火箭，经过计算后要在2022年7月24日下午2时22分32秒起飞；这种分秒不差的发射，也就是“零窗口”发射。

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中国航天科技能有限度修正“零窗口”

 　　也因为要分秒不差起飞，运行任务的火箭要可靠性极高，任何环节都不能有一丁点问题。很多媒报道对问天实验舱升空，亦特别提到这是“胖五”、亦是中国大推力火箭首次成功“零窗口”发射。

　　另外，现在大家知道问天实验舱顺利升空，并与天和核心舱完美对接，惟有航天迷或许要问，万一“零窗口”真的出现延误，是否等于发射失败？

　　原来目前的中国航天科技，已经有办法补救。长征五号B运载火箭总体副主任设计师刘秉接受传媒访问时透露，“胖五”使用了“起飞时间修正技术”，即使发射稍有延误，火箭控制系统是可以自动计算偏差，并调整目标轨道，将实验舱精准送入预定位置。

　　不过“修正”并非无限，它所允许的误差是0到2.5分钟，所以只能作为“零窗口”发射的一重保险，中国航天人要争取的，是一直保持“零窗口”的成功。

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