Archivio per Launch Window

Launch Window (5) – Considerazioni Finali

Posted in Scienza with tags on 30 aprile 2011 by raghnor

Saturn V Liftoff

Dopo aver considerato nei post precedenti i fattori in che influenzavano la definizione delle finestre di lancio nelle varie fasi della missione, in questo ultimo post della serie tiriamo le fila del discorso ritornando ai 6 punti principali già elencati nel primo post:

  • l’Azimut del lancio

  • la posizione geografica del sito di allunaggio pianificato

  • l’illuminazione del sito di allunaggio pianificato

  • la capacità operativa dello stack Apollo e del vettore Saturn V

  • l’obbligo di effettuare il lancio durante il giorno (con l’eccezione nota di Apollo 17)

  • il numero minimo di opportunità di lancio durante il mese

Azimut di Lancio
Abbiamo visto nel terzo post della serie come per un determinato azimut di lancio e numero di orbite di parcheggio, venivano a definirsi 2 momenti per il lancio che avrebbero portato l’Apollo al Moon Antipode al momento giusto per effettuare la TLI: in un caso la manovra sarebbe avvenuta sorvolando l’Oceano Pacifico, nell’altro sopra l’Atlantico. Tenendo in considerazione l’intervallo di azimut disponibili per il lancio dell’Eastern Test Range (tra i 72˚ e i 108˚), veniva così a definirsi un intervallo di tempo disponibile per il lancio (la Daily Window).

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Le Launch Window (4) – Traiettorie Translunari, LOI e Orbita Lunare

Posted in Scienza with tags , , , on 24 aprile 2011 by raghnor

Saturn V Liftoff

Dopo che la TLI era stata eseguita con successo iniziava la fase di navigazione verso la Luna, la Translunar Coast. Al fine della nostra trattazione occorre esaminare i seguenti punti:

  • l’effetto dell’inclinazione della traiettoria generata dalla TLI rispetto al piano orbitale lunare

  • le caratteristiche di una Free Return Trajectory (FRT) e gli effetti di questa sulla manovra di inserzione in orbita lunare (LOI, Lunar Orbit Insertion)

  • le eventuali alternative alla FRT, in particolare la cosiddetta Hybrid Trajectory

Le traiettorie generate dalle TLI

Come accennato nel post precedente effettuare la TLI nell’area dell’Oceano Pacifico (Pacific TLI) portava ad una traiettoria al di sopra del piano orbitale lunare, mentre una TLI nell’area dell’Oceano Atlantico (Atlantic TLI) generava una traiettoria sotto il piano orbitale lunare.
Di quanto la traiettoria fosse fuori dal piano lunare, dipendeva dalla declinazione lunare 1 e se la traiettoria fosse ascendente o discendente (in base alla direzione rispetto ad un piano di riferimento, quello lunare in questo caso).

A seguito di una TLI Pacifica, lo stack Apollo arrivava ‘da sopra’ il piano orbitale lunare e quindi la traiettoria proseguiva sotto il piano orbitale lunare lungo la faccia nascosta della Luna, dove veniva eseguita la LOI. L’orbita lunare risultante non poteva che essere quella mostrata nella figura qui sopra. Sebbene fosse possibile un cambio di piano orbitale contestualmente alla LOI, per raggiungere le latitudini a nord dell’equatore lunare con il minimo consumo di carburante per la maggior parte dell’anno bisogna usare una TLI Pacifica. Tutto questo ragionamento si applicava alle TLI Atlantiche invertendo le direzioni.

Passiamo ora agli effetti dovuti alla traiettoria generata dalla TLI.

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Le Launch Window (3) – TLI

Posted in Scienza with tags , , on 10 aprile 2011 by raghnor

Saturn V Liftoff

Lo scopo della TLI era porre lo stack Apollo su una traiettoria che gli avrebbe permesso di intercettare la Luna. Per poter ottenere questo con la minima spesa di carburante, l’accensione doveva avvenire in prossimità di un punto chiamato Moon Antipode (lo abbrevierò in MA). Questo punto era definito dal versore (detto anche vettore unitario) di segno negativo della linea che congiunge la Terra e la Luna al momento desiderato dell’arrivo dello stack in prossimità del satellite. Sono sicuro che il grafico qui sotto sarà più chiaro delle mie parole. La traiettoria di trasferimento che derivava da una TLI effettuata in corrispondenza del MA aveva caratteristiche molto simili ad una traiettoria di Hohmann.

In assenza dell’effetto gravitazionale della Luna, il risultato della TLI sarebbe stata un’orbita ellittica con un apogeo pari o di poco superiore alla distanza Terra – Luna ed un perigeo pari all’altitudine dell’orbita di parcheggio. Ma ovviamente l’effetto della Luna era presente e, per compensarlo, il perigeo dell’orbita di parcheggio veniva anticipato di circa 8˚ rispetto al MA.

TLI – La Traiettoria

La maniera più efficace di fare la TLI era teoricamente una variazione di velocità istantanea (che non è ovviamente possibile ottenere): ragion per cui l’inizio della accensione per la TLI era in anticipo di 20˚ rispetto al MA. Durante l’accensione dell’S-IVB l’aumento di velocità provocava il contemporaneo aumento del perigeo e dell’angolo della traiettoria: rispettivamente passavano da 111 a 139 Km e si incrementava di 6˚ nel tempo necessario per raggiungere il necessario delta-V. L’arco complessivo in cui si svolgeva la TLI risultava essere ampio 25˚.

A questo punto è chiaro che i pianificatori delle missioni dovevano occuparsi del problema di raggiungere questo punto in seguito al lancio durante una o più (come vedremo in seguito) delle orbite di parcheggio.

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Le Launch Window (2) – Lancio e Orbita di Parcheggio

Posted in Scienza with tags on 3 aprile 2011 by raghnor

Saturn V Liftoff

Dopo l’introduzione generale della settimana scorsa, questa volta comincerò ad occuparmi dell’influenza, dei limiti e dei vari parametri tenuti in considerazione nelle varie fasi delle missioni lunari Apollo in relazione alla determinazione delle finestre di lancio. Comincerò con il lancio vero e proprio e con l’orbita di parcheggio prima della TLI (un breve accenno alle tematiche legate a quest’ultima saranno necessarie).

Ci tengo a ricordare che la trattazione in questa serie di post si basa sulla pagina dell’Apollo Flight Journal dedicata all’argomento.

Lancio
L’ampiezza pianificata delle finestre di lancio giornaliere per Apollo definiva un intervallo di Azimut di lancio utilizzabili. Per aver una durata della finestra di almeno 2.5 ore questo intervallo doveva essere di almeno 23 gradi compreso tra i 72˚ e i 108˚ (intorno all’Est, posto a 90˚). Perchè proprio tra 72˚ e 108˚? Per 3 motivi fondamentali:

  • Area di sicurezza: perchè in quell’area si trovava l’Eastern Test Range, un’area pattugliata dell’Oceano Atlantico che veniva mantenuta sgombra durante il lancio perché poteva essere usata durante un abort (l’area era ovviamente in comune con Cape Canaveral ed è a tutt’oggi valida)

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Le Launch Window (1)

Posted in Scienza with tags on 27 marzo 2011 by raghnor

Saturn V Liftoff

Launch window è il termine utilizzato in astronautica per indicare il periodo di tempo in cui un determinato veicolo deve essere lanciato. Talvolta viene utilizzato anche il termine launch opportunities. Se il lancio non avviene (a causa di un guasto o delle condizioni meteo), occorre attendere una successiva finestra. Per viaggi in cui si debba raggiungere una arbitraria orbita terrestre, non esistono particolari limiti. Ma se il veicolo lanciato deve incontrarsi (rendezvous) con un altro veicolo in orbita (o con la ISS nel caso dello Shuttle), la tempistica del lancio deve essere accuratamente calcolata; solitamente deve avvenire quando il piano orbitale dell’obiettivo interseca la posizione del luogo di lancio.

Se l’obiettivo del lancio è al di fuori della LEO (Low Earth Orbit, orbita terrestre bassa), l’utilizzo di un’orbita di parcheggio temporanea può permettere di avere una certa flessibilità nella finestra, dato che l’inclinazione di quest’orbita e il tempo trascorso in essa può essere variata.
Nel caso di viaggi verso altri corpi celesti utilizzando una semplice orbita di trasferimento di Hohmann a bassa energia, le finestre di lancio si presentano con una periodicità; per esempio nel caso di un lancio verso Marte si ha una finestra ogni 780 giorni. In casi più complicati, che includono l’uso di fionde gravitazionali (gravitational slingshots), le finestre sono irregolari e talvolta occorre essere pronti a sfruttare occasioni rare come nel lancio del Voyager 2, che si avvantaggiò di un allineamento tra Giove, Saturno, Urano e Nettuno che si verifica ogni 175 anni.

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