当您看着远处高为230英尺发射台上竖着76,000加仑爆炸性燃料的高大火箭,观景台上的总统,以及全球数以百万计的人在等着观看这次伟大的机器的飞行,您被告知恶劣的天气使佛罗里达
当您看着远处高为230英尺发射台上竖着76,000加仑爆炸性燃料的高大火箭,观景台上的总统,以及全球数以百万计的人在等着观看这次伟大的机器的飞行,您被告知恶劣的天气使佛罗里达州下午不会发射。5月27日载有宇航员鲍勃·贝肯(Bob Behnken)和道格·赫利(Doug Hurley)的SpaceX Falcon 9火箭尝试失败后于离开发射台,这是自2011年以来历史性的首次载人飞行。
取消的的飞行使很多人问:为什么NASA和SpaceX不会在预报清楚的时候选择发射的日期和时间?答案:这不取决于他们。这取决于物理规律。
如果您想将任何以前航天器发射到一定轨道上,的确可以选择几乎任何时间发射。但是当您试图与已经在地球轨道上的另一个物体会合时,事情几乎从来没有那么简单,另一个物体就是国际空间站(ISS)。要完成如此精致的双人舞通常需要精确的时间,这意味着在固定的时间范围内,在固定的时间(称为“启动窗口”)内启动。
宇航员试图与之会合的最明显的绕行物体是月球。早在阿波罗计划的时代,诀窍不是针对发射时月亮在天空中的位置,而是针对三天后航天器覆盖了地球到月球的位置距离。由于月球以每小时3,683公里(2,288英里/小时)的速度绕地球运行,因此需要进行一些周密的计划。仅仅到达月球附近还不够,使事情变得更加艰难。在行驶了386,000公里(240,000英里)之后,机组人员的目标是进入距月球表面仅97公里(60英里)的月球轨道。这和站在足球场的一个末端区域,然后瞄准另一末端区域的苹果,试图用子弹给苹果皮剥皮一样。
阿波罗号的工作人员还试图在最佳的光照条件下到达月球,这时太阳在月球天空中处于正确的角度,以投射出阴影,突出但不会夸大地形。这进一步缩小了发射窗口。如果所有这些限制都意味着试图在雨中发射并在云层中短暂停留,那就是您必须要做的。
仅仅进入地球轨道比较简单,但是却带来了发射窗口本身的头痛。航天器通常不会以使它们围绕赤道或围绕赤道的完美整齐的轨迹环绕地球。相反,它们被发射到相对于赤道倾斜的轨道上。卡纳维拉尔角的纬度大约为28º,因此,从肯尼迪航天中心发射的轨道飞行器以类似倾斜的呼啦圈的方式飞行,在赤道上方和下方在世界范围内移动了28º。
事情变得更加复杂。地球本身倾斜了23º,而行星需要24小时进行一次周期,而航天器只需90分钟即可完成一个轨道。结果是:在平面地图上,航天器似乎在刻画一种正弦波模式,在赤道上方和下方移动,从未在两个连续的轨道上精确越过地面上的同一点。国际空间站以51.6º的更高倾角旋转,这是美国对俄罗斯的特许权,俄罗斯从哈萨克斯坦的拜科努尔宇宙飞船向北发射了航天器。
派遣宇航员到Behnken和Hurley所领导的ISS的飞行计划人员必须准确地确定发射站的时间,以使其恰好处于最佳位置,以使交会完全发生,并且在可能的情况下,尽可能缩短追踪时间。从拜科努尔向空间站发送的未进行货运的任务可能具有相对较宽的发射窗口,需要多达两天的时间才能到达该空间站。但是货物并不能解决不适感。乘员飞行任务通常具有较窄的窗口,从而使宇航员和宇航员能够在短短的四个轨道(或六个小时)内赶上国际空间站,从而使其尽快脱离航天器的束缚。对于Behnken和Hurley而言,从其28º纬度的Canaveral角向ISS的51.6º倾角发射,意味着需要相对较长的19小时追踪。
随着5月27日天气不好而关闭时间窗口,SpaceX的历史使命是寻找一个新的窗口,该窗口将于5月30日美国东部时间下午3:22升空。如果该窗口也关闭,则下一个窗口也将打开是第二天美国东部时间下午3:00。
正如人们所说的那样,再说一遍,太空是很难的。有时,最困难的部分只是起步。