En el contexto de los vuelos espaciales , el período de lanzamiento es el conjunto de días y la ventana de lanzamiento es el período de tiempo en un día determinado durante el cual se debe lanzar un cohete en particular para alcanzar su objetivo previsto. [1] [2] Si el cohete no se lanza dentro de una ventana determinada, tiene que esperar a la ventana del día siguiente del período. [3] Los períodos de lanzamiento y las ventanas de lanzamiento dependen en gran medida tanto de la capacidad del cohete como de la órbita a la que se dirige. [4] [5]
Un período de lanzamiento se refiere a los días que el cohete puede despegar para alcanzar su órbita prevista. Una misión podría tener un período de 365 días en un año, unas pocas semanas cada mes, [6] unas pocas semanas cada 26 meses (por ejemplo, los períodos de lanzamiento a Marte ), [7] o un período corto de tiempo que no se repetirá.
Una ventana de lanzamiento indica el período de tiempo en un día determinado del período de lanzamiento que el cohete puede lanzar para alcanzar su órbita prevista. [8] [9] Puede ser tan breve como un segundo (denominada ventana instantánea) o incluso un día entero. Por razones operativas, la ventana casi siempre se limita a no más de unas pocas horas. La ventana de lanzamiento puede extenderse a lo largo de dos días naturales (por ejemplo, comenzar a las 23:46 y terminar a las 00:14). Las ventanas de lanzamiento a veces, pero rara vez, son exactamente a la misma hora cada día. [10]
Las ventanas de lanzamiento y los períodos de lanzamiento suelen utilizarse indistintamente en el ámbito público, incluso dentro de la misma organización. Sin embargo, estas definiciones son las que utilizan los directores de lanzamiento y los analistas de trayectoria de la NASA (y otras agencias espaciales). [11] [12]
Para ir a otro planeta utilizando la simple órbita de transferencia de Hohmann de baja energía , si la excentricidad de las órbitas no es un factor, los períodos de lanzamiento son periódicos de acuerdo con el período sinódico ; por ejemplo, en el caso de Marte, el período es de 780 días (2,1 años). En casos más complejos, incluido el uso de tirachinas gravitacionales , los períodos de lanzamiento son irregulares. A veces surgen oportunidades raras, como cuando la Voyager 2 aprovechó una alineación planetaria que ocurre una vez cada 175 años para visitar Júpiter , Saturno , Urano y Neptuno . Cuando se pierde una oportunidad de este tipo, puede seleccionarse otro objetivo. Por ejemplo, la misión Rosetta de la ESA estaba originalmente destinada al cometa 46P/Wirtanen , pero un problema en el lanzador la retrasó y tuvo que seleccionarse un nuevo objetivo (el cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko ).
Los períodos de lanzamiento a menudo se calculan [ cita requerida ] a partir de gráficos porkchop , que muestran el delta-v necesario para lograr la misión graficado contra el tiempo de lanzamiento. [13]
La ventana de lanzamiento se define por el primer punto de lanzamiento y el punto de lanzamiento final. Puede ser continua (es decir, capaz de lanzar cada segundo en la ventana de lanzamiento) o puede ser una colección de puntos instantáneos discretos entre la apertura y el cierre. [14] Las ventanas y días de lanzamiento generalmente se calculan en UTC y luego se convierten a la hora local del lugar donde se encuentran los operadores del cohete y la nave espacial (con frecuencia, múltiples zonas horarias para los lanzamientos en EE. UU.). [15]
En el caso de viajes a órbitas terrestres en gran medida arbitrarias , no se requiere una hora de lanzamiento específica. Pero si la nave espacial pretende encontrarse con un objeto que ya está en órbita, el lanzamiento debe programarse cuidadosamente para que se produzca en torno a los momentos en que el plano orbital del vehículo de destino intersecta el sitio de lanzamiento. [16]
Los satélites de observación de la Tierra suelen lanzarse a órbitas heliosincrónicas , que son casi polares . En estas órbitas, la ventana de lanzamiento se produce en el momento del día en que la ubicación del sitio de lanzamiento está alineada con el plano de la órbita requerida. Para lanzarlos en otro momento se necesitaría una maniobra de cambio de plano orbital que requeriría una gran cantidad de combustible.
En el caso de los lanzamientos por encima de la órbita baja terrestre (LEO), el tiempo real de lanzamiento puede ser algo flexible si se utiliza una órbita de estacionamiento , ya que se puede variar la inclinación y el tiempo que la nave espacial pasa inicialmente en la órbita de estacionamiento. Véase la ventana de lanzamiento utilizada por la sonda espacial Mars Global Surveyor hacia el planeta Marte en [1].
Para alcanzar la órbita correcta se requiere la ascensión recta del nodo ascendente (RAAN). La RAAN se establece variando el tiempo de lanzamiento, esperando a que la Tierra rote hasta que esté en la posición correcta. Para misiones con órbitas muy específicas, como el encuentro con la Estación Espacial Internacional , la ventana de lanzamiento puede ser un único momento en el tiempo, conocido como ventana de lanzamiento instantánea.
Las trayectorias se programan en un vehículo de lanzamiento antes del lanzamiento. El vehículo de lanzamiento tendrá un objetivo y el sistema de guía modificará los comandos de dirección para intentar llegar al estado final. Al menos una variable (apogeo, perigeo, inclinación, etc.) debe dejarse libre para alterar los valores de las demás, de lo contrario, la dinámica estaría sobrerrestringida . Una ventana de lanzamiento instantánea permite que el RAAN sea la variable no controlada. Si bien algunas naves espaciales, como la etapa superior Centaur , pueden dirigir y ajustar su RAAN después del lanzamiento, [17] la elección de una ventana de lanzamiento instantánea permite que el RAAN esté predeterminado para el sistema de guía de la nave espacial.
Las misiones del transbordador espacial a la Estación Espacial Internacional estaban limitadas por el recorte del ángulo beta . El ángulo beta ( ) se define como el ángulo entre el plano de la órbita y el vector del Sol. [18] Debido a la relación entre el ángulo beta de un objeto en órbita (en este caso, la ISS) y el porcentaje de su órbita que pasa bajo la luz del sol, la generación de energía solar y el control térmico se ven afectados por ese ángulo beta. [19] Los lanzamientos del transbordador a la ISS normalmente se intentaban solo cuando la ISS estaba en una órbita con un ángulo beta de menos de 60 grados. [19]
