1999年11月20日06時(shí)30分07秒，神舟一號(hào)騰空而起，揭開了我國載人航天的華麗篇章。2003年10月15日09時(shí)00分00秒楊利偉駕乘神舟五號(hào)成功進(jìn)入太空，我國成為了世界第三個(gè)自主探尋宇宙的人類國家。載人航天工程在過去的20年間一共發(fā)射了從神舟一號(hào)到神舟十一號(hào)共11艘神舟系列飛船，還發(fā)射了天宮一號(hào)、天宮二號(hào)共兩艘空間站，以及天舟一號(hào)貨運(yùn)飛船1艘，11名英雄航天員征服了太空。具體的發(fā)射、返回的時(shí)間表為：

神舟一號(hào)：無人 發(fā)射?1999年11月20日6時(shí)30分07秒?返回?1999年11月21日3時(shí)41分??

神舟二號(hào)：無人 發(fā)射?2001年1月10日1時(shí)00分03秒?返回?2001年1月16日19時(shí)22分??

神舟三號(hào)：無人 發(fā)射?2002年3月25日22時(shí)15分00秒?返回?2002年4月1日16時(shí)54分?

?神舟四號(hào)：無人 發(fā)射?2002年12月30日0時(shí)40分00秒?返回?2003年1月5日19時(shí)16分??

神舟五號(hào)：楊利偉 發(fā)射?2003年10月15日9時(shí)00秒?返回?2003年10月16日6時(shí)28分??

神舟六號(hào)：費(fèi)俊龍 聶海勝 發(fā)射?2005年10月12日9時(shí)00秒?返回?2005年10月17日凌晨4時(shí)32分??

神舟七號(hào)：翟志剛 景海鵬 劉伯明 發(fā)射?2008年9月25日21時(shí)10分04秒?返回?2008年9月28日17時(shí)40分??

神舟八號(hào)：無人 發(fā)射?2011年11月1日5時(shí)58分10秒?返回?2011年11月17日19時(shí)36分??

神舟九號(hào)：景海鵬 劉旺 劉洋 發(fā)射2012年6月16日18時(shí)37分21秒?返回2012年6月29日10時(shí)00分

神舟十號(hào)（載人）：聶海勝 王亞平 張曉光 發(fā)射2013年06月11日17時(shí)38分2秒，返回2013年6月26日8時(shí)7分

神舟十一號(hào)（載人）景海鵬 陳冬 發(fā)射 2016年10月17日07時(shí)36分31秒 返回 2016年11月18日13時(shí)59分

天宮一號(hào)（組合體）發(fā)射 2011年9月29日21時(shí)16分03秒 再入大氣層 2018年4月2日8時(shí)15分

天宮二號(hào)（組合體）發(fā)射2016年9月15日22時(shí)04分12秒 再入大氣層 2019年7月19日21時(shí)06分

天舟一號(hào)（無人貨船）發(fā)射 2017年4月20日19時(shí)41分35秒 再入大氣層2017年9月22日18時(shí)00分

　　仔細(xì)觀察上表中各個(gè)航天器的發(fā)射、返回時(shí)間，細(xì)心的知友們可能發(fā)現(xiàn)，為何載人飛船的運(yùn)載火箭或者凌晨、或者夜里發(fā)射，為什么不是中午發(fā)？而前一階段的北斗系列或者嫦娥系列等其它火箭，特別是國際上Spacex公司的各式火箭有時(shí)凌晨發(fā)，有時(shí)下午發(fā)？有什么講究么？答案是有的，這里有個(gè)“發(fā)射窗口”的事。“發(fā)射窗口”一個(gè)航天專業(yè)術(shù)語，簡(jiǎn)單的四個(gè)字，背后蘊(yùn)藏復(fù)雜的設(shè)計(jì)計(jì)算仿真。下面，咱們一起看看“發(fā)射窗口”這個(gè)航天專業(yè)知識(shí)點(diǎn)。

月球探測(cè)器發(fā)射窗口計(jì)算示意圖

一、什么是“發(fā)射窗口”

“發(fā)射窗口”是指允許火箭和航天器發(fā)射的時(shí)間范圍，這個(gè)范圍的大小也叫做“發(fā)射窗口”的寬度。窗口有寬有窄，寬的以小時(shí)計(jì)，甚至以天計(jì)，窄的只有幾十秒鐘，甚至為零。對(duì)于航天器而言，發(fā)射窗口的選擇至關(guān)重要。如果未能在此“窗口”發(fā)射，則必須等待下一次的發(fā)射窗口。

2018年12月8日2時(shí)23分00秒，嫦娥四號(hào)探測(cè)器在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射

例如，舉世矚目的“嫦娥四號(hào)”探測(cè)器發(fā)射任務(wù)，它的發(fā)射窗口在2018年只有2個(gè)發(fā)射日4個(gè)窄窗口，窗口最長(zhǎng)4分鐘、最短1分鐘，每天兩個(gè)窗口間隔不到50分鐘。一旦錯(cuò)過，就只能等到明年，將對(duì)整個(gè)工程任務(wù)產(chǎn)生重大影響。為此，西昌衛(wèi)星發(fā)射中心堅(jiān)持“確保第一窗口，力爭(zhēng)第二窗口，不放棄第二天窗口”的原則，發(fā)射場(chǎng)各個(gè)系統(tǒng)精益求精，追求極致，再次實(shí)現(xiàn)“零窗口”發(fā)射，為探測(cè)器創(chuàng)造了最好的奔月條件和最佳的落月軌道，成功實(shí)現(xiàn)人類航天器首次在月球背面巡視探測(cè)，率先在月背刻上了中國足跡。

嫦娥四號(hào)探測(cè)器月球背面軟著陸后降落相機(jī)拍攝的圖像

二、“發(fā)射窗口”的要求

火箭發(fā)射窗口的確定，一般要考慮任務(wù)的實(shí)際需要，例如載人飛船要考慮返回時(shí)間，在軌衛(wèi)星等有效載荷要考慮入軌利于太陽能帆板展開對(duì)日角度，還有測(cè)控系統(tǒng)、氣象條件、地球自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)的影響等多種因素。簡(jiǎn)單來講有6個(gè)方面影響因素要考慮：

1.地面觀察的需要。早期衛(wèi)星發(fā)射多采用光學(xué)望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行跟蹤觀測(cè)，因此需要有很好的觀測(cè)條件。另外，人造衛(wèi)星繞地球軌道運(yùn)行，由于觀測(cè)站不可能遍布全球，各發(fā)射國只能利用自己的少量觀測(cè)站對(duì)衛(wèi)星實(shí)施測(cè)控，這就要求衛(wèi)星在經(jīng)過觀測(cè)站附近時(shí)便于觀測(cè)。

西安衛(wèi)星測(cè)控中心佳木斯深空站深空探測(cè)天線

2.地面目標(biāo)光照條件的要求。發(fā)射照相偵察衛(wèi)星、地球資源衛(wèi)星和中軌道氣象衛(wèi)星時(shí)，為了便于衛(wèi)星上可見光遙感器能很好地遙感地面的圖像，衛(wèi)星運(yùn)行軌道下方的地面目標(biāo)必須有很好的光照條件，因此，這類航天器的發(fā)射窗口都選在白天。

資源衛(wèi)星工作示意圖

3.航天器上太陽能電池光照條件的要求。目前的衛(wèi)星及載人飛船等航天器大多采用太陽能電池供電。當(dāng)航天器進(jìn)入軌道時(shí)，需要太陽電池板受到最佳陽光照射，以便立即發(fā)電供航天器使用。

衛(wèi)星太陽能翻板示意圖

4.航天器上姿態(tài)測(cè)量設(shè)備的要求。航天器進(jìn)入軌道后，需要利用（如紅外地平儀，太陽敏感器等）測(cè)量航天器的飛行姿態(tài)，以便調(diào)姿、并進(jìn)入穩(wěn)定的飛行姿態(tài)。航天器上的姿態(tài)測(cè)量設(shè)備工作時(shí)，需要航天器、地球和太陽處在一個(gè)較好的相對(duì)位置，這時(shí)測(cè)量航天器的飛行姿態(tài)精度較高。所以，這也是選擇發(fā)射窗口要考慮的一個(gè)因素。

航天器上的跟蹤測(cè)量設(shè)備

5.航天器返回地面時(shí)的要求。返回式衛(wèi)星、航天飛機(jī)、載人飛船返回地面時(shí)，需要及時(shí)搜索到衛(wèi)星和航天員，將他們安全地送回目的地，這對(duì)發(fā)射窗口的選擇是一個(gè)極為重要的因素。一般都希望在白天返回，同時(shí)要求氣象條件較好，沒有大風(fēng)等惡劣天氣，以便于降落傘打開，因此在選擇發(fā)射窗口時(shí)需要考慮返回時(shí)的情況。

神舟十一號(hào)返回圖

6.空間交會(huì)的需要。一些特定用途的衛(wèi)星和深空探測(cè)器專門用于對(duì)天體的觀測(cè)，如空間交會(huì)的航天器、彗星探測(cè)衛(wèi)星、太陽觀測(cè)衛(wèi)星、火星探測(cè)器、木星探測(cè)器等需要以最短時(shí)間、最高精度與其他航天器或被觀測(cè)天體會(huì)合，這也需要選擇合適的發(fā)射窗口。另外，靜止衛(wèi)星準(zhǔn)確定點(diǎn)，盡可能少地消耗推進(jìn)劑也需要選擇發(fā)射窗口。由于太陽、地球和其他星體的相對(duì)位置在不斷變化，即使發(fā)射同一類型、同一軌道的航天器，其發(fā)射窗口也是不固定的。

天舟一號(hào)與天宮二號(hào)交會(huì)對(duì)接示意圖

選擇發(fā)射窗口，是一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)的綜合決策問題。某一次發(fā)射總有一些較主要的制約條件，它們?cè)诎l(fā)射窗口的確定中起決定性作用。發(fā)射窗口是由保證運(yùn)載火箭發(fā)射成功所需技術(shù)要求決定的。從理論上講，為確保發(fā)射順利進(jìn)行，應(yīng)使參與發(fā)射的各項(xiàng)設(shè)備均處于最佳技術(shù)狀態(tài)。

航天發(fā)射“萬人一桿槍”

但由于參與發(fā)射的設(shè)備很多，實(shí)際上是很難做到這一點(diǎn)的，因此，通常都先由發(fā)射控制系統(tǒng)、地面測(cè)控系統(tǒng)、通信與時(shí)間統(tǒng)一系統(tǒng)，以及氣象保證系統(tǒng)等幾個(gè)與發(fā)射關(guān)系最大的系統(tǒng)各自根據(jù)自己的情況分頭確定，然后由發(fā)射部門進(jìn)行綜合分析，根據(jù)不同發(fā)射時(shí)段對(duì)實(shí)現(xiàn)發(fā)射目的的影響和程度，排出綜合的最佳發(fā)射窗、較好發(fā)射窗口和允許發(fā)射窗口。最后，由發(fā)射的指揮者拍板確定。

三、“發(fā)射窗口”有多少種

火箭發(fā)射窗口一般有四種：年窗口、月窗口、日窗口、零窗口。

1.年窗口是指一年甚至是幾年才能遇到一次發(fā)射時(shí)機(jī)。一般火箭發(fā)射執(zhí)行行星際探測(cè)任務(wù)的探測(cè)器時(shí)，為年窗口。比如，美國泰坦三號(hào)E半人馬座火箭發(fā)射行星探測(cè)器旅行者1號(hào)時(shí)，發(fā)射時(shí)間就是年窗口。

泰坦3號(hào)E半人馬座火箭發(fā)射旅行者1號(hào)

2. 月窗口是指每月都有幾天適合發(fā)射。一般火箭發(fā)射執(zhí)行行星和月球探測(cè)任務(wù)的探測(cè)器時(shí)，為月窗口。比如，我國長(zhǎng)征三號(hào)乙火箭發(fā)射“嫦娥三號(hào)”探測(cè)器時(shí)，發(fā)射時(shí)間就是月窗口。

嫦娥三號(hào)發(fā)射畫面

3.日窗口是指每天都有適合發(fā)射的時(shí)機(jī)。一般火箭發(fā)射執(zhí)行近地軌道、地球同步轉(zhuǎn)移軌道等任務(wù)的衛(wèi)星、飛船等航天器時(shí)，為日窗口。比如，我國長(zhǎng)征三號(hào)乙火箭發(fā)射系列“北斗三號(hào)”衛(wèi)星時(shí)，發(fā)射時(shí)間就是日窗口。

11月5日01時(shí)43分00秒，我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長(zhǎng)征三號(hào)乙運(yùn)載火箭，成功發(fā)射第49顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星，標(biāo)志著北斗三號(hào)系統(tǒng)3顆傾斜地球同步軌道衛(wèi)星全部發(fā)射完畢。

4.零窗口是指要求火箭點(diǎn)火起飛的時(shí)間與預(yù)計(jì)時(shí)間偏差不能超過1秒。一般火箭發(fā)射執(zhí)行交會(huì)對(duì)接和深空探測(cè)任務(wù)的飛船等航天器時(shí)，為零窗口發(fā)射。在"零窗口"發(fā)射時(shí)火箭的發(fā)射時(shí)間幾乎沒有調(diào)整的余地，通常采用定時(shí)控制火箭點(diǎn)火的辦法來實(shí)現(xiàn)"零窗口"的發(fā)射。比如，我國長(zhǎng)征七號(hào)火箭送“天舟一號(hào)”貨運(yùn)飛船上太空，與“天宮二號(hào)”空間實(shí)驗(yàn)室交會(huì)對(duì)接，發(fā)射時(shí)間就是零窗口。零窗口"追求"零失誤、零差錯(cuò)、零故障、零缺陷、零遺漏"。實(shí)現(xiàn)"零窗口"要闖過道道難關(guān)。火箭發(fā)射是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，數(shù)萬臺(tái)套設(shè)備要進(jìn)行故障排查、風(fēng)險(xiǎn)分析和操作實(shí)驗(yàn)，上千個(gè)崗位要進(jìn)行協(xié)調(diào)配合，任何一臺(tái)設(shè)備發(fā)生故障，任何一個(gè)崗位出現(xiàn)失誤，"零窗口"都會(huì)擦肩而過。長(zhǎng)七火箭作為低溫火箭，與長(zhǎng)征二號(hào)F火箭等常規(guī)火箭相比，還面臨低溫推進(jìn)劑加注問題和復(fù)雜的發(fā)射前流程，如果其中有一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，發(fā)射就得推遲。因此，它要實(shí)現(xiàn)“零窗口”發(fā)射，難度更大。

2017年4月20日19時(shí)41分35秒，中國文昌航天發(fā)射場(chǎng)用長(zhǎng)征七號(hào)運(yùn)載火箭“零窗口”成功發(fā)射我國艘貨運(yùn)飛船天舟一號(hào)

還有一種零窗口，其實(shí)是前沿窗口，因?yàn)閺睦碚撋现v，火箭在一個(gè)有一定時(shí)間寬度發(fā)射窗口升空并將衛(wèi)星等載荷送入預(yù)定軌道，都是成功。但是在發(fā)射窗口的前沿00秒，和發(fā)射窗口的后沿實(shí)施發(fā)射，對(duì)于衛(wèi)星來講截然不同！前沿窗口發(fā)射后的入軌衛(wèi)星，燃料會(huì)大幅度節(jié)約，會(huì)極大延長(zhǎng)衛(wèi)星的在軌使用壽命，同時(shí)，對(duì)于擔(dān)負(fù)其它任務(wù)的衛(wèi)星，也會(huì)更加順利完成任務(wù)。舉個(gè)有趣的例子，"嫦娥一號(hào)"的發(fā)射時(shí)，發(fā)射窗口是一個(gè)35分鐘間隔的窗口，在這35分鐘內(nèi)都可以發(fā)射。但在零窗口發(fā)射與在第35分鐘發(fā)射相比，在正常入軌的條件下，衛(wèi)星燃料將節(jié)省120公斤，占總?cè)剂现亓康?0%！（嫦娥二號(hào)也是如此，將節(jié)約180kg）,按國際市場(chǎng)深空探測(cè)一公斤載荷5萬-10萬美元的平均價(jià)格計(jì)算喲，將是非常的省錢喲！實(shí)際任務(wù)中，真的就節(jié)省了，就幾乎是前沿發(fā)射的！當(dāng)時(shí)衛(wèi)星系統(tǒng)總指揮兼總設(shè)計(jì)師葉培建，與發(fā)射場(chǎng)系統(tǒng)總指揮、西昌衛(wèi)星發(fā)射中心主任李主任有個(gè)"善良賭約":"你要是能讓火箭在'零窗口'成功發(fā)射，我就保證讓'嫦娥一號(hào)'實(shí)現(xiàn)可控撞月!"嘿嘿，嫦娥一號(hào)就是將零窗口省下的燃料實(shí)施了壯麗的可控撞月！點(diǎn)贊！

火箭發(fā)射前，科研人員一般要同時(shí)計(jì)算出兩種或三種最適合的發(fā)射窗口。比如，發(fā)射哈雷彗星探測(cè)器時(shí)，應(yīng)選擇在哈雷彗星回歸的年份內(nèi)發(fā)射，這就需要同時(shí)計(jì)算年窗口和月窗口；發(fā)射照相偵察衛(wèi)星、地球資源衛(wèi)星等時(shí)，要避開地球陰影和不良?xì)庀髼l件對(duì)衛(wèi)星的影響，應(yīng)選擇合適的月窗口和日窗口。

探測(cè)器正在接近哈雷彗星示意圖

最后需要說明的是為確保“窗口”進(jìn)行發(fā)射，發(fā)射中心作為保障部門，每次都是責(zé)任重大、壓力巨大，不僅要按照質(zhì)量體系要求高標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行保障工作，人員設(shè)備上有保障，還要?dú)庀笙到y(tǒng)對(duì)發(fā)射窗口的雷電、降水、溫度、風(fēng)力風(fēng)向和云量等氣象要素進(jìn)行精準(zhǔn)、細(xì)致的預(yù)報(bào)，還要對(duì)各種系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)文書、指揮系統(tǒng)軟件、衛(wèi)星和火箭軟件等各個(gè)環(huán)節(jié)的保障一絲不茍。窗口的保證，是一個(gè)任務(wù)的實(shí)施的最開始最重要的環(huán)節(jié)之一，是每次任務(wù)首要的討論、確定、保障的關(guān)鍵環(huán)節(jié)！

辛苦啦，航天人，辛苦啦，發(fā)射中心的航天人！

作者：王玉磊

部分文字來源于裝備科技、太空夢(mèng)想，致謝！

創(chuàng)作挑戰(zhàn)賽新人創(chuàng)作獎(jiǎng)勵(lì)來咯，堅(jiān)持創(chuàng)作打卡瓜分現(xiàn)金大獎(jiǎng)

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的零窗口探测怎么抓包_万事俱备，只待“窗口”！航天任务中的重要环节：“发射窗口”！...的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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