问天实验舱的发射时间,为何是下午2时22

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作为中国航天年“六连发”第三发的“问天实验舱”,按照预定计划,于年7月24日顺利从海南文昌航天发射场准时点火发射,并于7月25日凌晨与天宫空间接成功实现对接,这标志着此次发射和空间飞行任务取得了圆满成功。

细心的朋友估计会发现一个很有意思的事,那就是“问天实验舱”的发射时间,刚好是下午2时22分22秒,“5个2”成功“梭哈”,在我国民间传统观念中,“2”代表着双,寓意“好事成双”。那么此次“问天”实验舱的发射时间,是刻意而为还是纯粹就是巧合呢?

无论是承载着卫星发射任务的火箭,还是载人航天火箭,抑或是以空间站为目的地的货运火箭,它们的发射时间并不是随时随地都可以的,而是需要在特定的空间和时间进行“择机”发射,这里面就涉及到火箭“发射窗口”的概念。

所谓“发射窗口”,就是各种运载火箭从地面发射的一个时间范围。也就是说“窗口”并非是一个严格的、准确的时间点,而是一个合适的时间范围。对于承担不同任务、目的地和发射地不同的发射任务来说,火箭的“发射窗口”可能有长有短,其时间跨度又称为发射窗口的宽度。

火箭在发射之前,其“发射窗口”的确定,是通过相应模型,采取严格、精密的计算后推导出来的。对于不同的发射任务,“发射窗口”期主要通过三种方式来进行描述。

第一种是“年计窗口”,适用于进行星际控制的火箭发射任务,比如我国的“天问一号”。由于进行深空探测时,目的地距离地球相对较远,在目的地天体或者空间围绕太阳公转的同时,地球也会围绕着太阳公转,因此只有在目的地与地球距离最近的时机出现之后,火箭在此期间发射,才能以最快的速度和最节省燃料的方式抵达。“年计窗口”通常用指定的某一年内连续的月数形式进行表示,也就是说其最佳的发射时机,往往会用连续的几个月来进行界定。

第二种是“月计窗口”,通常适用于月球和较近距离的行星探测、空间探测等任务,比如我国的嫦娥号探测器、美国的韦伯空间望远镜发射任务,应用的都是这种“时间窗口”。在确定时间范围时,往往用某个月份中的连续几天进行界定。

第三种是“日计窗口”,通常应用于人造卫星、载人飞船和空间站等航天器的发射任务。相对于其他两种时间窗口的确定,“日计窗口”更为精确,往往体现为某一天的什么时间到什么时间这种形式。特别是对于载人航天和空间站的任务来说,由于需要进行某种方式的对接操作,同时还需要完全保障航天员的安全、确保飞船的正常飞行需求,时间窗口需要精之又精。

因此,我国以往所执行的围绕天宫空间站的火箭发射任务,在“时间窗口”的确定上应用的都是“日计窗口”,将窗口期的宽度压缩得非常小,甚至达到了“零发射窗口”,即火箭的发射时间要与预定的发射时间基本上没有时间差,误差必须控制在1秒之内。

影响火箭发射最终时间的因素,实际上有很多,主要表现在:

一是发射前的天气状况,比如云量多少、云层厚度、有无降雨、是否有雷电、风力大小等等,如果原定的发射窗口期内气象条件非常恶劣,那么就必须将发射时间往后顺延。

二是发射活动的准备情况,比如发射场、测控系统、火箭以及火箭携载的飞船等的实际准备情况,在发射前要对各个系统再进行全面细致的检查和调试,只有达到性能和安全要求的方可进行点火发射,否则只能在排除故障和解决问题之后,再重新“择机”发射。

三是飞行轨道的相对关系,这一点对于目标为空间站的发射任务来说至关重要。空间站等空间设施每隔一段时间,都会围绕地球旋转一圈,那么对于地面的发射场来说,都有一定的时间周期正好处于空间设施的“星下点”位置。当空间站正好过顶时,发射场和空间站刚好处在一个平面内,此时二者的相位差最小,这个时间发射既能最大程度节省火箭燃料,同时也能保障在发射之后,飞船和舱体能够以最快的速度追上空间站,从而顺利与空间站进行对接。

四是满足应急救援的要求,在任何一次火箭发射时,其实都有相应的应急救援方案,以便在发射出现失利时采取有针对性的救援措施。因此,在发射窗口期内,应急救援的准备情况、监控系统的运行情况、发射场及其周边的天气状态等,如果哪一个方面不满足要求,都会影响应急工作的开展。哪怕是前面三项要求都满足,这第四条满足不了,也不会贸然进行发射活动。

因此,我国“问天实验舱”的发射,是在严格遵循以上几点要求的基础上,通过相应模型测算出具体的发射时间的,并非是刻意而为之。其点火时间的确定,是以实验舱能够与天宫空间站实现精准对接这个时间点进行倒推的,必须一秒都不能差。

另外,在火箭发射以后,后续的操作也非常复杂,也同样惊心动魄,比如火箭在进入预定轨道之后,还需要时刻监控实验舱与天和核心舱的飞行速度、所处的高度、二者的道倾角差值,在特定的时间节点向实验舱发送测控指令,以便让实验舱进行变轨加速等,在实验舱与天宫空间站的高度、相对速度达到零误差后,才会启动对接系统,从而实现二者的快速交会对接。从以往数次发射任务的执行情况看,我们已经处于快速交会对接的国际领先水平!

#问天实验舱成功发射#


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