零窗口發射,載荷測試,這些衛星與火箭發射的細節你都清楚嗎?

2021-01-14 騰訊網

眾所周知，一般包括衛星在內的太空飛行器在發射前都會提到一個詞，「窗口期」。那麼這個窗口期是如何確定下來的？又是如何準備火箭發射的工作？

首先我們先來了解一下，衛星發射的窗口期。

01 衛星發射的窗口期

窗口期指的就是衛星選擇具體那一天幾點幾分發射，窗口期的選擇一般是根據太空飛行器本身的要求，及外部多種限制條件經綜合分析計算後確定的，指的是運載火箭發射比較合適的一個時間範圍。具體的篩選條件如下：

火箭入軌的的地理位置在測控弧段裡面，衛星受控；

衛星發射到衛星入軌以後，能夠見到太陽便於太陽帆板展開，保證衛星的能力；

保證衛星從準備軌道向目標軌道變軌的時候推進劑最小，保證衛星的壽命更長。

那麼，經常在新聞中能看到的「零窗口發射」又是什麼情況呢？

「零窗口發射」指的是是指在一定長度的發射窗口時間內，緊貼窗口上沿即最優時間實施發射，而且時間誤差只能在正負1秒間。在合適的窗口發射，可以把飛行器送到最佳位置，而且能在變軌過程中節省燃料。如果錯過這個時刻，就只能推遲發射，重新尋找「零窗口」。

影響這個窗口的一般是光照以及天氣的因素。

02 燃料加注

按照傳統慣例，火箭一般會在臨發射前48小時加注燃料，而加注燃料就意味著火箭進入「不可逆」狀態，加注時間點越往後推遲對任務實施越友好，便於發現問題解決問題。

以執行北鬥收官之星發射任務的長徵三號乙改三型遙七十二運載火箭為例，「改三型」屬於增強運力型號，與長徵三號乙標準型相比，芯一級加長1.488米，助推器加長0.768米，改進措施使得推進劑增加了將近20噸，地球同步軌道運力也從5.1噸升級至5.5噸。

長徵三號乙此前加注燃料的助推器與芯一二級採用的燃料是四氧化二氮與偏二甲肼，此種燃料有劇毒、強腐蝕屬性，一旦加注就進入不可逆狀態，如果洩出就意味著火箭箭體報廢，需要更換新箭體。當時北鬥系統收官之星發射從發現故障到重新選擇窗口期發射，只用了一周左右的時間。可見即便助推器、芯一級、芯二級完成四氧化二氮與偏二甲肼劇毒燃料加注，也仍然有較長時間餘量用於排故並選擇新的時間窗口發射，再加上去任務模塊化的生產工藝，得以在短時間內重新選擇窗口期發射。

03 火箭從發射架到點火，會經歷什麼

一般情況下，火箭從發射架到點火，中間會穿插載荷測試、發射演練、狀態檢查、燃料加注等等的環節。

其中，載荷測試是火箭轉場之後非常重要的工作。這是因為載荷是火箭帶衛星上天的重要功能。有很多載荷上箭之後就會斷電，依靠自身電池供電，為節約電量，載荷會進入休眠模式，那麼就會在發射前進行數次喚醒測試。如果火箭發射程序產生改變，有些載荷還要調整其控制指令（比如太陽能帆板展開等）。

發射演練是整個發射場所有環節的工程師聯動的重要環節，包括數字模擬演練和實物演練。

數字模擬演練即演練一整套的發射程序，主要對火箭和載荷控制時序進行演練，相關工作人員通過演練熟悉並檢查整個流程。

實物演練會將所有發射流程徹底地、儘可能完整地進行一遍，所有在最終發射現場工作的人員必須參加，類似抱臂打開、陣地人員回撤等等的細節操作都會演練。

其他的像是狀態檢查、氣象監測等等都是無時無刻在進行當中。可以說，衛星升空以及火箭發射是一個複雜而龐大的工程，遠遠沒有我們「圍觀」時寥寥數字展現出來的那般簡單，每個大國重器的背後，都離不開背後所有科研人員的默默付出！

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