Czym są okna startowe? Kiedy rakieta może polecieć w kosmos?

[KopalniaWiedzy.pl 357]

Z powodu problemów, jakie pojawiły się w jednym z 4 silników głównego stopnia rakiety nośnej, dzisiejszy start misji Artemis I został odwołany. Inżynierowie szukają teraz przyczyny kłopotów. Jeśli je znajdą i problem zostanie naprawiony, próbę kolejnego startu można będzie podjąć 2 września. Wtedy to, o godzinie 18:48 czasu polskiego otworzy się kolejne, 2-godzinne, okno startowe. Jeśli i wówczas się nie uda, NASA może próbować w innych oknach.

Czym są okna startowe?

Wyobraźmy sobie, że znajdujemy się na środku stadionu lekkoatletycznego i chcemy spotkać się z jednym z biegnących po bieżni zawodników. Możemy go gonić, ale wymaga to od nas, żebyśmy biegli szybciej od niego.Zużyjemy przy tym sporo energii. Znacznie rozsądniej jest obliczyć, kiedy biegacz znajdzie się w najbardziej korzystnym miejscu, byśmy mogli go przechwycić i w odpowiednim momencie wyruszyć na spotkanie. Obliczenia muszą być precyzyjne, byśmy nie przybyli ani zbyt wcześnie, ani zbyt późno. Optymalny czas do wyruszenia to właśnie nasze okno startowe.

I podobnie wygląda to w przypadku misji kosmicznych. Okno startowe to po prostu okres, w którym pojazd kosmiczny może o wyznaczonym czasie osiągnąć wyznaczony punkt w przestrzeni. Bierze się przy tym pod uwagę możliwości napędu rakiety nośnej oraz trasę obiektu kosmicznego, z którym nasz pojazd ma się spotkać. Dlatego też okna są różne podczas różnych misji. Na przykład w przypadku misji na Marsa okno startowe otwiera się co 780 dni. Z kolei podczas misji Voyager 2 skorzystano ze zdarzającej się raz na 175 lat okazji, by pojazd kosmiczny mógł odwiedzić Jowisza, Saturna, Urana i Neptuna. Z drugiej zaś strony mamy przykład misji Rosetta, która początkowo miała badać kometę 46P/Wirtanen, ale okazja ta uległa zaprzepaszczeniu z powodu przełożenia startu i dla misji wybrano nowy cel, kometę 67P/Czuriumow-Gierasimienko.

Okienka startowe misji Artemis I

Na wybór okna startowego dla Artemis I wpływają cztery elementy. NASA chce umieścić Oriona na odległej wstecznej orbicie Księżyca. To wysoce stabilna orbita, z dwoma punktami Lagrange'a. Znajdujący się na niej pojazd porusza się w kierunku przeciwnym do kierunku Księżyca wokół Ziemi. Dotychczas z orbity tej korzystał tylko jeden pojazd, chiński Chang'e 5. Żeby wejść na tę orbitę konieczne jest uruchomienie w odpowiednim punkcie i momencie silników, które wprowadzą pojazd w lot do Księżyca. Manewr ten zwany jest TLI (Trans-Lunar Injection), a precyzja jego wykonania jest niezwykle ważna. To jeden z elementów, który należy brać pod uwagę przy obliczaniu okna startowego.

Drugim elementem są warunki oświetleniowe. Opracowane przez NASA zasady misji mówią, że Orion nie może jednorazowo znajdować się w cieniu dłużej niż przez 90 minut. Potrzebuje bowiem promieni słonecznych dla swoich paneli, ponadto powinien utrzymywać optymalną temperaturę.

Kolejne elementy są związane z procesem lądowania. W jego trakcie Orion ma wejść w górne partie ziemskiej atmosfery, następnie na chwilę je opuścić i ponownie – ostatecznie już – zanurzyć się w atmosferze. By jednak tego dokonać, pojazd musi w odpowiednim czasie osiągnąć odpowiednią trajektorię względem Ziemi. Ostatni zaś element to czas lądowania. Orion ma wylądować na oceanie w ciągu dnia, po to, by oczekującym ekipom łatwiej było kapsułę odnaleźć i podjąć.

Jak już wspomnieliśmy, najbliższe okno startowe dla Artemis I otworzy się 2 września. Jeśli NASA podejmie próbę startu i się ona nie uda, to można ją będzie powtórzyć 5 września. NASA opublikowała kalendarz [PDF] dostępnych okien startowych pomiędzy sierpniem 2022 a lipcem 2023. Okna startowe będą dostępne w czasie ponad 140 dni. Jednak dodatkowe zasady oraz plan misji nie pozwalają na skorzystanie ze wszystkich z nich. Po pierwsze, zasady NASA mówią, że – jeśli rakieta nośna została zatankowana – to pomiędzy 1. a 2. próbą startu musi upłynąć co najmniej 48 godzin, a pomiędzy 2. a 3. próbą co najmniej 72 godziny. Po drugie zaś, niektóre okna startowe pozwalają na przeprowadzenie misji trwającej 38 do 42 dni, a niektóre – od 26  do 28 dni. Decyzja więc, co do wyboru okna nie jest oczywista. A plany zawsze może pokrzyżować pogoda.

« powrót do artykułu

[Mariusz Błoński 195]

Zgodnie z życzeniem

[thikim 119]

W dniu 29.08.2022 o 15:55, KopalniaWiedzy.pl napisał:

Ostatni zaś element to czas lądowania. Orion ma wylądować na oceanie w ciągu dnia, po to, by oczekującym ekipom łatwiej było kapsułę odnaleźć i podjąć.

W zasadzie ten dzień to mogliby sobie odpuścić. Wymyślono już całkiem niezłe oświetlenia - tak że nie ma wielkiej różnicy dla ludzi czy jest dzień czy takie oświetlenie. 
Tak samo można się dokładnie namierzyć. I tak samo kapsuła może dać sygnał świetlny.

[Mariusz Błoński 195]

18 godzin temu, thikim napisał:

W zasadzie ten dzień to mogliby sobie odpuścić. Wymyślono już całkiem niezłe oświetlenia - tak że nie ma wielkiej różnicy dla ludzi czy jest dzień czy takie oświetlenie. 
Tak samo można się dokładnie namierzyć. I tak samo kapsuła może dać sygnał świetlny.

Sądzę, że chodzi o całą procedurę, a nie tylko możliwość zauważenia kapsuły. Zanim zostanie ona podjęta, jest sprawdzana przez nurków. Lepiej to robić za dnia. Poza tym wszelkie przyczepianie lin czy jak tam oni ją wyciągają, też łatwiej zrobić w ciągu dnia. No i dochodzi jeszcze kwestia warunków pogodowych. Przy niekorzystnych zdecydowanie lepiej pracuje się gdy jest jasno, niż gdy trzeba świecić lampami.