نافذة الإطلاق

في سياق رحلات الفضاء ، تُعرف فترة الإطلاق بأنها مجموعة الأيام، بينما تُعرف نافذة الإطلاق بأنها الفترة الزمنية في يوم محدد، التي يجب خلالها إطلاق صاروخ معين للوصول إلى هدفه المنشود. ^{[ 1 ] [ 2 ]} إذا لم يُطلق الصاروخ خلال نافذة الإطلاق المحددة، فعليه الانتظار حتى توفر نافذة الإطلاق في اليوم التالي من نفس الفترة. ^{[ 3 ]} وتعتمد فترات الإطلاق ونوافذ الإطلاق على كلٍ من قدرة الصاروخ والمدار الذي يتجه إليه. ^{[ 4 ] [ 5 ]}

تشير فترة الإطلاق إلى عدد الأيام التي يمكن للصاروخ خلالها الانطلاق للوصول إلى مداره المحدد. قد تستغرق المهمة 365 يومًا في السنة، أو بضعة أسابيع كل شهر، ^{[ 6 ]} أو بضعة أسابيع كل 26 شهرًا (مثل فترات إطلاق الصواريخ إلى المريخ )، ^{[ 7 ]} أو فترة زمنية قصيرة لن تتكرر.

تُشير نافذة الإطلاق إلى الفترة الزمنية المتاحة خلال يوم مُحدد، ضمن فترة الإطلاق، التي يُمكن للصاروخ خلالها الانطلاق للوصول إلى مداره المُستهدف. ^{[ 8 ] [ 9 ]} قد تكون هذه الفترة قصيرة جدًا، لا تتجاوز ثانية واحدة (وتُسمى نافذة الإطلاق اللحظية )، أو طويلة جدًا، قد تمتد ليوم كامل. ويمكن أن تمتد نافذة الإطلاق على يومين متتاليين (على سبيل المثال، تبدأ الساعة 11:46  مساءً وتنتهي الساعة 12:14  صباحًا). ونادرًا ما تتزامن نوافذ الإطلاق في نفس الأوقات تمامًا كل يوم. ولأسباب تشغيلية، غالبًا ما تكون هذه النافذة محدودة ببضع ساعات فقط. ^{[ 10 ]}

كثيراً ما يُستخدم مصطلحا "نوافذ الإطلاق" و"فترات الإطلاق" بشكلٍ متبادل في المجال العام، حتى داخل المنظمة نفسها. والتعريفات الواردة هنا هي تلك المستخدمة من قِبل مديري الإطلاق ومحللي المسارات في وكالة ناسا ووكالات الفضاء الأخرى. ^{[ 11 ] [ 12 ]}

للوصول إلى كوكب آخر باستخدام مدار هوهمان البسيط منخفض الطاقة ، إذا لم يكن انحراف المدارات عاملاً مؤثراً، تكون فترات الإطلاق دورية وفقاً للفترة الاقترانية ؛ فعلى سبيل المثال، في حالة المريخ، تبلغ الفترة 780 يوماً (2.1 سنة). أما في الحالات الأكثر تعقيداً، بما في ذلك استخدام المقلاع الجاذبي ، فتكون فترات الإطلاق غير منتظمة. أحياناً تتاح فرص نادرة، كما حدث عندما استغلت المركبة الفضائية فوياجر 2 اصطفافاً كوكبياً يحدث مرة كل 175 عاماً لزيارة كوكب المشتري وزحل وأورانوس ونبتون . وعندما تُفوت مثل هذه الفرصة، يمكن اختيار هدف آخر. على سبيل المثال، كانت مهمة روزيتا التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية مُخصصة في الأصل للمذنب 46P/Wirtanen ، ولكن مشكلة في الصاروخ المُطلق أدت إلى تأخيرها، ما استدعى اختيار هدف جديد (المذنب 67P/Churyumov-Gerasimenko ) .

غالباً ما يتم حساب فترات الإطلاق من خلال مخططات "بوركشوب" ، والتي توضح مقدار التغير في السرعة اللازم لإنجاز المهمة مقابل وقت الإطلاق. ^{[ 13 ]}

تُحدد نافذة الإطلاق بنقطة الإطلاق الأولى ونقطة الإطلاق الأخيرة. وقد تكون نافذة الإطلاق متصلة (أي تسمح بالإطلاق كل ثانية خلالها) أو قد تكون مجموعة من النقاط الزمنية المنفصلة بين بدايتها ونهايتها. ^{[ 14 ]} تُحسب نوافذ الإطلاق وأيامها عادةً بالتوقيت العالمي المنسق (UTC)، ثم تُحوّل إلى التوقيت المحلي لموقع مشغلي الصاروخ والمركبة الفضائية (غالباً ما تكون هناك مناطق زمنية متعددة لعمليات الإطلاق في الولايات المتحدة الأمريكية). ^{[ 15 ]}

بالنسبة للرحلات إلى مدارات أرضية عشوائية إلى حد كبير ، لا يُشترط وقت إطلاق محدد. ولكن إذا كانت المركبة الفضائية تنوي الالتقاء بجسم موجود بالفعل في المدار، فيجب توقيت الإطلاق بدقة ليحدث في الأوقات التي يتقاطع فيها مستوى مدار المركبة المستهدفة مع موقع الإطلاق. ^{[ 16 ]}

تُطلق أقمار مراقبة الأرض عادةً في مدارات متزامنة مع الشمس، وهي مدارات شبه قطبية . في هذه المدارات، يكون وقت الإطلاق الأمثل هو الوقت الذي يتوافق فيه موقع الإطلاق مع مستوى المدار المطلوب. أما الإطلاق في وقت آخر فيتطلب تغيير مستوى المدار، وهو ما يستلزم كمية كبيرة من الوقود.

بالنسبة لعمليات الإطلاق فوق مدار أرضي منخفض ، يمكن أن يكون وقت الإطلاق الفعلي مرنًا إلى حد ما في حال استخدام مدار انتظار ، نظرًا لإمكانية تغيير ميل المدار والمدة التي تقضيها المركبة الفضائية في مدار الانتظار مبدئيًا. انظر إلى نافذة الإطلاق التي استخدمتها مركبة مارس غلوبال سيرفيور الفضائية إلى كوكب المريخ على الرابط التالي:.

يتطلب الوصول إلى المدار الصحيح أن يكون الصعود مستقيماً للعقدة الصاعدة (RAAN). ويتم تحديد RAAN بتغيير وقت الإطلاق، مع انتظار دوران الأرض حتى يصبح المدار في الوضع الصحيح. بالنسبة للمهام ذات المدارات المحددة بدقة، مثل الالتقاء بمحطة الفضاء الدولية ، قد تكون نافذة الإطلاق لحظة واحدة فقط، تُعرف بنافذة الإطلاق اللحظية.

تُبرمج مسارات المركبة الفضائية قبل الإطلاق. يكون للمركبة هدف، ويقوم نظام التوجيه بتعديل أوامر التوجيه للوصول إلى الهدف النهائي. يجب ترك متغير واحد على الأقل (مثل الأوج، الحضيض، الميل، إلخ) حرًا لتغيير قيم المتغيرات الأخرى، وإلا ستكون الديناميكيات مقيدة بشكل مفرط . تسمح نافذة الإطلاق اللحظية بأن يكون معدل الصعود والهبوط (RAAN) هو المتغير غير المتحكم به. في حين أن بعض المركبات الفضائية، مثل المرحلة العليا من صاروخ سنتور ، تستطيع توجيه وتعديل معدل صعودها وهبوطها بعد الإطلاق، ^{[ 17 ]} فإن اختيار نافذة إطلاق لحظية يسمح بتحديد معدل الصعود والهبوط مسبقًا لنظام توجيه المركبة الفضائية.

كانت رحلات مكوك الفضاء إلى محطة الفضاء الدولية مقيدة بسبب حد زاوية بيتا . زاوية بيتا (${\displaystyle \beta }$تُعرَّف زاوية بيتا بأنها الزاوية بين مستوى المدار والمتجه من الشمس. ^{[ 18 ]} ونظرًا للعلاقة بين زاوية بيتا لجسم يدور في مداره (في هذه الحالة، محطة الفضاء الدولية) ونسبة الوقت الذي يقضيه في مداره تحت أشعة الشمس، فإن توليد الطاقة الشمسية والتحكم الحراري يتأثران بهذه الزاوية. ^{[ 19 ]} وعادةً ما كانت تُجرى محاولات إطلاق مكوك الفضاء إلى محطة الفضاء الدولية فقط عندما تكون المحطة في مدار بزاوية بيتا أقل من 60 درجة. ^{[ 19 ]}

• تجنب الاصطدام (المركبات الفضائية)
• ميزانية دلتا-في
• السفر بين الكواكب
• تأثير أوبرث