2021年6月17日9時(shí)22分，神舟十二號(hào)載人飛船在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功點(diǎn)火發(fā)射，這個(gè)時(shí)間點(diǎn)如此精確，可謂是航天專家們精心挑選的“良辰吉日”！你知道為什么在火箭發(fā)射時(shí)間上如此煞費(fèi)苦心嗎？發(fā)射時(shí)機(jī)又與哪些因素有關(guān)？想解答這些疑惑，首先需要了解“發(fā)射窗口”。

什么是“發(fā)射窗口”？

航天器的發(fā)射需要選擇相應(yīng)的發(fā)射時(shí)機(jī)。允許航天器發(fā)射的時(shí)間范圍稱為發(fā)射窗口。航天器發(fā)射窗口的確定,需要考慮航天器的運(yùn)行軌道、航天器的工作條件、天體運(yùn)行條件、空間碎片規(guī)避、地面跟蹤測控通信和氣象要求等因素。

航天器的發(fā)射窗口一般有三種類型。

1）年計(jì)窗口。它是以指定的某一年內(nèi)連續(xù)的月數(shù)形式表示，適用于行星際探測任務(wù)。如天問一號(hào)火星探測器搭載的祝融號(hào)火星車，它的發(fā)射窗口就是年計(jì)發(fā)射窗口。地球和火星之間距離最近的時(shí)候是每26個(gè)月才有一次，在這個(gè)時(shí)候發(fā)射火星的探測器能夠更快速，也更節(jié)省燃料，同時(shí)借助火星引力來幫助其抵達(dá)預(yù)定軌道。

??天問一號(hào)火星探測器發(fā)射升空

2）月計(jì)窗口。以確定的某個(gè)月內(nèi)連續(xù)的日數(shù)形式表示，適用于行星和月球探測任務(wù)。比如我國此前發(fā)射的嫦娥探測工程中的嫦娥一號(hào)到嫦娥五號(hào)月球探測器，基本上都是在一個(gè)月的月初或是月下旬發(fā)射。

??嫦娥五號(hào)月球探測器發(fā)射升空

3）日計(jì)窗口。以某日內(nèi)某時(shí)刻到另一時(shí)刻的形式表示，適用于衛(wèi)星、飛船和空間站等航天器的發(fā)射。如果是衛(wèi)星的發(fā)射，在發(fā)射窗口的時(shí)間選擇上，只要運(yùn)行軌道傾角、航天發(fā)射的氣象條件等符合發(fā)射需要即可，它的發(fā)射窗口時(shí)間一般較長，基本在幾個(gè)小時(shí)左右。但是對于載人航天器來說，則大為不同，載人航天器需要同時(shí)滿足飛船正常工作條件和航天員的安全及救生要求，它的發(fā)射窗口時(shí)間更為精確。

??神舟十二號(hào)載人飛船發(fā)射升空

為什么采用零窗口的快速交會(huì)對接

神舟十二號(hào)載人飛船在發(fā)射后有一個(gè)重要的任務(wù)，就是與天和核心艙完成太空“牽手”。神舟十二號(hào)載人飛船要對目標(biāo)飛行器---天和核心艙進(jìn)行追蹤，使兩個(gè)飛行器在同一時(shí)間、以相同速度到達(dá)空間的同一點(diǎn)，并完成兩個(gè)飛行器的空間對接。對于天和核心艙而言，地面的神舟十二號(hào)發(fā)射時(shí)間會(huì)直接影響到交會(huì)對接的速度和成功與否，這種對交會(huì)對接時(shí)間要求極其嚴(yán)格的發(fā)射窗口叫做“零發(fā)射窗口”，意味著火箭點(diǎn)火起飛的時(shí)間和預(yù)定發(fā)射時(shí)間的偏差不能超過一秒。

是不是光聽起來就很復(fù)雜了？實(shí)際操作更是不易，因?yàn)橐獙拥奶旌秃诵呐撊蕴幱诶@地球的高速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，而地面發(fā)射的神舟十二號(hào)要找到最精準(zhǔn)的對接時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行點(diǎn)火發(fā)射，一切要分毫不差。在飛船發(fā)射升空、進(jìn)入預(yù)定運(yùn)行軌道后，地面測控站會(huì)測量神舟十二號(hào)與天和核心艙之間的軌道傾角差值、飛行速度以及高度等差值位，然后發(fā)送測控指令，讓神舟十二號(hào)進(jìn)行變軌加速等機(jī)動(dòng)動(dòng)作。此過程要保持二者的速度、高度零誤差后，神舟十二號(hào)才會(huì)啟動(dòng)對接系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)空間交會(huì)的快速對接。

發(fā)射時(shí)機(jī)如何確定？

1）要考慮火箭、飛船發(fā)射氣象條件的影響，即根據(jù)天氣預(yù)報(bào)情況，選擇滿足火箭、飛船發(fā)射要求的時(shí)機(jī)。

2）要根據(jù)火箭、飛船、發(fā)射場、測控等系統(tǒng)的實(shí)際準(zhǔn)備情況，將發(fā)射時(shí)間定在各系統(tǒng)滿足發(fā)射條件后的時(shí)段。

??“神十二”發(fā)射任務(wù)期間發(fā)射場晴空萬里、

3) 要考慮地面跟蹤測量系統(tǒng)的工作條件要求，比如遠(yuǎn)洋測量船工作海域的天氣情況、海浪情況，發(fā)射場光學(xué)測量設(shè)備的能見度、太陽角度等。

4) 要考慮發(fā)射場、著陸場對航天員搜救的要求，如選擇的發(fā)射時(shí)機(jī)要有利于救生的準(zhǔn)備、落點(diǎn)的預(yù)報(bào)和搜索，著陸場不能有大風(fēng)、沙塵、雷電等惡劣天氣。

發(fā)射的成功在分秒之間

而它背后所依托的

是多少個(gè)航天人的日日夜夜

精密計(jì)算求得分毫不差

全局把控確保百不失一

沉潛下心等待最佳時(shí)機(jī)

面對零發(fā)射窗口的苛刻條件

中國航天人用追求極致的態(tài)度

交出了一次又一次

發(fā)射成功的完美答卷

向中國航天人致敬！

祝福中國航天！

歡迎掃碼入群！

深圳科普將定期推出

公益、免費(fèi)、優(yōu)惠的活動(dòng)和科普好物！