En el contexto del vuelo espacial , el período de lanzamiento es la colección de días y la ventana de lanzamiento es el período de tiempo en un día determinado durante el cual se debe lanzar un cohete en particular para alcanzar su objetivo previsto. [1] [2] Si el cohete no se lanza dentro de una ventana determinada, tiene que esperar la ventana al día siguiente del período. [3] Los períodos de lanzamiento y las ventanas de lanzamiento dependen en gran medida tanto de la capacidad del cohete como de la órbita a la que se dirige. [4] [5]
Un período de lanzamiento se refiere a los días en que el cohete puede lanzarse para alcanzar su órbita prevista. Una misión podría tener un período de 365 días al año, algunas semanas cada mes, [6] algunas semanas cada 26 meses (por ejemplo, períodos de lanzamiento a Marte), [7] o un período corto que no se repetirá.
Una ventana de lanzamiento indica el período de tiempo en un día determinado en el período de lanzamiento que el cohete puede lanzar para alcanzar su órbita prevista. [8] [9] Esto puede ser tan breve como un segundo (denominado ventana instantánea) o incluso todo el día. Por razones operativas, la ventana casi siempre se limita a unas pocas horas. La ventana de inicio puede extenderse a lo largo de dos días calendario (p. Ej., Comienza a las 11:46 p.m. y termina a las 12:14 a.m.). Las ventanas de lanzamiento rara vez son exactamente a la misma hora todos los días. [10]
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 que utilizan los directores de lanzamiento y los analistas de trayectoria de la NASA (y otras agencias espaciales). [11] [12]
Periodo 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 raras, como cuando la Voyager 2 aprovechó una alineación planetaria que ocurre 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 destinada originalmente al cometa 46P / Wirtanen , pero un problema del lanzador la retrasó y tuvo que seleccionarse un nuevo objetivo (el cometa 67P / Churyumov-Gerasimenko ).
Los períodos de lanzamiento a menudo [ cita requerida ] se calculan a partir de parcelas de chuletas de cerdo , que muestran el delta-v necesario para lograr la misión trazada contra el tiempo de lanzamiento. [13]
Ventana de lanzamiento
La ventana de lanzamiento está definida por el primer punto de lanzamiento y el punto de lanzamiento final. Puede ser continuo (es decir, capaz de lanzarse cada segundo en la ventana de lanzamiento) o puede ser una colección de puntos instantáneos discretos entre la apertura y el cierre. [14] Las ventanas y los días de lanzamiento generalmente se calculan en UTC y luego se convierten a la hora local de donde se encuentran los operadores de cohetes y naves espaciales (con frecuencia, múltiples zonas horarias para los lanzamientos de EE. UU.). [15]
Para viajes a órbitas terrestres en gran parte 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 se produzca aproximadamente en el momento en que el plano orbital del vehículo objetivo se cruza con el lugar de lanzamiento. [dieciséis]
Los satélites de observación de la Tierra a menudo se lanzan a órbitas síncronas con el sol 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 , porque 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 instantánea
Lograr 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. Al menos una variable (apogeo, perigeo, inclinación, etc.) debe dejarse libre para alterar los valores de las otras, de lo contrario la dinámica se sobreconstreñirá . Una ventana de lanzamiento instantánea permite que 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, [17] elegir una ventana de lanzamiento instantáneo permite que la RAAN esté predeterminada para el sistema de guía de la nave espacial.
Problemas específicos
Las misiones del Transbordador Espacial a la Estación Espacial Internacional fueron restringidas por el recorte del ángulo beta . Ángulo beta () se define como el ángulo entre el plano de la órbita y el vector del Sol. [18] Debido a la relación entre el ángulo beta de un objeto en órbita (en este caso, la ISS) y el porcentaje de su órbita que pasa a la luz solar, la generación de energía solar y el control térmico se ven afectados por ese ángulo beta. [19] Los lanzamientos de transbordadores a la ISS normalmente se intentaban solo cuando la ISS estaba en una órbita con un ángulo beta de menos de 60 grados. [19]
Ver también
- Evitación de colisiones (nave espacial)
- Presupuesto delta-v
- Viajes interplanetarios
- Efecto Oberth
Referencias
- ^ Walsh, Kris. "Período de lanzamiento frente a la ventana de lanzamiento" . Misión Génesis . NASA JPL . Consultado el 3 de mayo de 2018 .
- ^ Sergeyevsky, Andrey (15 de septiembre de 1983). "Manual de diseño de misiones interplanetarias, volumen I, parte 2". NASA JPL. CiteSeerX 10.1.1.693.6602 . Cite journal requiere
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( ayuda ) - ^ ¿Qué es una ventana de inicio?
- ^ "Introducción al software GMAT" (PDF) . Centro de vuelo espacial Goddard de la NASA. 29 de octubre de 2014 . Consultado el 3 de mayo de 2018 .
- ^ "Descripción de los requisitos del documento" (PDF) . Proyecto ExoMars . Agencia Espacial Europea. 16 de julio de 2007 . Consultado el 3 de mayo de 2018 .
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- ^ "Apuntando a una ventana abierta" . Centro espacial Kennedy . NASA. 23 de febrero de 2012 . Consultado el 3 de mayo de 2018 .
- ^ "Kit de prensa de la misión de lanzamiento de Dawn a Vesta y Ceres" (PDF) . NASA JPL. Septiembre de 2007 . Consultado el 3 de mayo de 2018 .
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- ^ "Launch Time and Window, H-IIA F37 (con función mejorada) Encapsulando SHIKISAI y TSUBAME" . Comunicados de prensa de JAXA . Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón (JAXA). 21 de diciembre de 2017 . Consultado el 3 de mayo de 2018 .
- ^ " " Porkchop "es el primer elemento del menú en un viaje a Marte" . Programa de exploración de Marte de la NASA . NASA JPL . Consultado el 3 de mayo de 2018 .
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- ^ "PREPARATIVOS PARA EL LANZAMIENTO" . Agencia Espacial Europea . Consultado el 3 de mayo de 2018 .
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