Was entscheidet, ob ein Start sofort oder während eines Fensters erfolgen muss?

Im Fall des Starts von Falcon 9 / Orbcomm OG2 von SLC-40, Cape Canaveral Air Force Station, FL, ist dieser laut Spaceflight Now nun für den 20. Dezember um 20:29 Uhr EST (01:29 Uhr UTC) geplant :

Quellen zufolge ist am Sonntag nur eine sofortige Startmöglichkeit verfügbar, da die Federal Aviation Administration Beschränkungen auferlegt hat, die möglicherweise zögern, den Flugverkehr in der Ferienwoche um die Startbasis von Cape Canaveral für mehrere Stunden im Falle von Startverzögerungen umzuleiten.

In diesem Fall wird also die Reichweite eingeschränkt. Zusätzlich zu anderen Antworten in diesem Thread sind hier einige andere, die verwandt sind:

• Kurzes Startfenster für EFT-1-Missionen
• Warum sollte eine Mission zur Sonne-Erde L1 ein sofortiges Startfenster haben?
• Tag-gegen-Nacht-Starts

Um also zusammenzufassen und einige Punkte zu dem hinzuzufügen, was bereits zuvor besprochen wurde, könnten mögliche Einschränkungen sein:

• Reichweite : Die Startzeiten müssen mit anderen lokalen und manchmal internationalen Luft- und Seebehörden koordiniert werden, um den Verkehr entlang der Route umzuleiten, die eine Trägerrakete nehmen würde, und eine Sicherheitssperrzone muss für Trümmer und zurückkehrende Etappen entlang ihrer Bodenbahn abgesperrt werden. Dies erfordert eine Menge Koordination und Verschlüsselung der Hardware, die vor dem Start und für die Dauer des Startfensters und dann einiges, bis die Reichweite nach der letzten Startmöglichkeit freigegeben ist, erfolgen muss.
• Ortung: Die Zeit für Ortungseinrichtungen vor Ort und außerhalb der Reichweite muss zugewiesen werden, und vorübergehende Genehmigungen zur Nutzung von Frequenzen, die für Telemetrie und andere Sendungen verwendet werden, müssen erworben werden. Da es sich um gemeinsam genutzte Ressourcen handelt, weisen Betreiber und Behörden möglicherweise nur kurze Zeitfenster zu, um die Anforderungen Ihres Betriebs zu erfüllen. Dies kann auch von der Verfügbarkeit und Zugänglichkeit orbitaler Einrichtungen wie TDRS abhängen .
• Ziel : Häufig jagt ein gestartetes Raumschiff entweder ein anderes Fahrzeug im Orbit zum Rendezvous und die Umlaufphasen beider Fahrzeuge müssen sich über dem Startplatz ausrichten, oder das Fahrzeug zielt auf eine bestimmte lokale zeitabhängige Umlaufbahn wie SSO oder eine bestimmte Umlaufbahn auf einer interplanetaren Flugbahn wenn sich die Erde um ihre Achse dreht. Suborbitale Starts könnten auch auf bestimmte Phänomene wie Polarlichter abzielen, wenn sie auftreten.
• Wetter : Einige Startplätze (und insbesondere Florida) haben vorhersehbare Wetterzyklen und bestimmte Tages- oder Nachtzeiten könnten für den Start anvisiert werden, um die Chance zu maximieren, dass das Wetter mitspielt und die Startkriterien erfüllt. Je nach Jahreszeit kann es auch nur einen begrenzten Zeitraum geben, in dem Umweltbedingungen (wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit) innerhalb der Sicherheitsschwelle bleiben.
• Nutzlast : Einige Nutzlasten (z. B. kleine lebende Fracht) können nur für begrenzte Zeiträume auf dem Pad getragen werden, insbesondere solche, die in irgendeiner Weise auf begrenzte Lebenserhaltungseinrichtungen oder interne Stromversorgung angewiesen sind und aus irgendeinem Grund nicht extern mit Versorgungsleitungen verbunden werden können für Strom und Versorgung, oder die Verkleidung muss ausreichend belüftet sein, um die Gefahr von austretenden Treibmitteln und ähnlichem zu vermeiden.
• Starthardware : Einige Einrichtungen und die Trägerrakete selbst sind möglicherweise nur in der Lage, die Plattform kontinuierlich zu unterstützen und einmal für einen sehr begrenzten Zeitraum betankt zu werden, wie z kryogene Oberflächen und so weiter.
• Kollisionsvermeidung : Das gestartete Objekt wird die Luft und den orbitalen Raum anderer Flugzeuge, Satelliten und orbitaler Trümmer schneiden, daher müssen Verfahren zur Konjunktionsbewertung (CA), zur Kollisionsvermeidung (COLA) und zur wahrscheinlichen Startkollisionsvermeidung (LCOLA) durchgeführt werden, um dies zu vermeiden . Da dies die Kenntnis von Flugbahnen, Aktivitäten und Umlaufbahnen von klassifizierten Objekten erfordert, erfolgt dies (in den USA) auf Anfrage durch das Joint Space Operations Center , das Teil des Joint Functional Component Command for Space des US Strategic Command ist. Siehe AFI91-217 (PDF) für weitere Informationen. Diese Analysen können Empfehlungen und Einschränkungen in Bezug auf das Startfenster und die angenommene Flugbahn geben, aber sie werden keine Gründe dafür angeben, sodass Sie möglicherweise nicht wissen, warum Ihr Startfenster sein könntesofort , auch wenn Sie sonst während eines längeren Startfensters startbereit wären.
• Sonstiges : Irgendwann wollen die Menschen nach Hause und zu ihren Familien zurückkehren, und es ist nicht einfach, stundenlang in ständiger Bereitschaft zu sitzen. Es könnte sinnvoller sein, Startmöglichkeiten in kleinere Abschnitte von bis zu einer Anzahl von Stunden pro Tag aufzuteilen, als das Risiko zu erhöhen, dass der menschliche Faktor die Sicherheit beeinträchtigt. Ihre und die der Trägerrakete.

Darüber hinaus ist SpaceX in unserem speziellen Fall und wenn ich ein wenig Vermutung gestatten darf, mit dem Start von Orbcomm OG2, beide kehren nach einem RUD-Ereignis (schnelle außerplanmäßige Demontage) während des CRS-7-Starts zum Flug zurück, und sie tun dies mit eine verbesserte Trägerrakete (Falcon 9 v1.2), die eine höhere Treibmitteldichte und tiefenkryogenen flüssigen Sauerstoff verwendet (was laut Elon Musk selbst, ist eine kleine Herausforderung). Sie haben vielleicht geschätzt, dass, wenn sie den Start aus welchem ​​Grund auch immer abhalten müssen, die Wahrscheinlichkeit groß ist, dass sie ihn für den Tag schrubben müssen, und haben nur um eine sehr kurze Gelegenheit zum Start gebeten. Wenn sie mit einer Quote arbeiten (von irgendeiner Behörde oder einem Dienst, von FAA, FCC, USCG, MARAD, AST, JSpOC, Space Wing, TDRS, Bermuda Downrange Tracking Station, ...), und ihr Kunde drängt nicht Für einen möglichst baldigen Start ist es sinnvoll, die Gottheiten nicht mit unvernünftigen Forderungen zu verärgern, die möglicherweise nicht erfüllt oder tatsächlich benötigt werden.

Nur als Referenz, hier sind die Sicherheitszonen ( Launch Hazard Area bzw. Airspace Closure Area ) und ihr Zeitplan für den Startversuch am 20. Dezember, angekündigt vom 45th Space Wing, Patrick Air Force Base :

Interessanterweise listen die ausgestellten Dokumente ein Startfenster von 26 Minuten für den 20. auf:

• 20. Dezember 2015 20:29 - 20:55
• 21. Dezember 2015 0129Z – 0155Z

Das ist das gleiche Startfenster, nur in der lokalen EST-Zeitzone (Eastern Standard Time), gefolgt von der „ Zulu “-Zeit (heute nur eine militärische Art, UTC zu sagen ). Der gerade angekündigte Start-Webcast dauert ebenfalls eine Stunde und endet 31 Minuten nach dem sofortigen Start um 20:29 Uhr EST (1:29 UTC), was für von SpaceX gehostete Webcasts ungewöhnlich lang wäre, wenn sie danach wirklich so lange auf Sendung bleiben würden abheben. Sofern es sich nicht um einen CRS-Start zur ISS für die NASA handelte, endeten sie normalerweise Minuten nach der Trennung der zweiten Stufe. Ich bin mir nicht ganz sicher, was ich davon halten soll, aber all das Gerede vom sofortigen Start war möglicherweise umsonst. Ich konnte kein offizielles Wort darüber finden, nicht vonSpaceX und auch nicht von Elon Musk , der alle Updates getwittert hat.

Ein 26-minütiges Startfenster würde bis zu zwei Countdown-Zyklen von 13 Minuten ermöglichen, die bei früheren Starts von SpaceX Falcon 9 mit einem Terminal-Countdown des Fahrzeugs von 10 Minuten üblich waren, also möglicherweise bis zu drei Startversuche am selben Tag, vorausgesetzt, es gibt keine Probleme an denen gearbeitet wird, die den Laderaum erweitern (wie Probleme mit dem Fahrzeug oder einem Boot, das die Sicherheitsausschlusszone durchbricht, was zuvor passiert ist und sogar zu einem Parodie-Twitter-Konto geführt hat ).

Nur ein weiteres kurzes Update, dass eine Ankündigung des morgigen Starts jetzt auch auf SpaceX-Seiten erschien und lautet (Hervorhebung von mir):

SpaceX strebt derzeit einen Start der Falcon 9-Rakete am 20. Dezember an, die 11 Satelliten für ORBCOMM tragen wird . Der Start ist Teil der zweiten und letzten OG2-Mission von ORBCOMM und wird von der Startrampe von SpaceX auf der Cape Canaveral Air Force Station in Florida abheben. Diese Mission ist auch das erste Mal, dass SpaceX versucht, die erste Stufe der Falcon-9-Rakete an Land zu landen . Die Landung der ersten Stufe ist ein sekundäres Testziel.

Der Start-Webcast soll um 17:05 Uhr PT beginnen und um 17:29 Uhr PT abheben. Der Start-Webcast kann unter spacex.com/webcast angesehen werden . Für Updates besuchen Sie www.spacex.com und www.orbcomm.com .

Hier ist also eine weitere Erklärung, dass der Start immer noch sofort erfolgen könnte und diese 26 Minuten nun sowohl für den Start von Falcon 9R von SLC-40 als auch für die Landung seiner ersten Stufe am Landing Complex 1 vorgesehen sind . Wie cool ist das?

Eine nicht erwähnte Einschränkung ist die Fähigkeit der Trägerrakete, auf einen variablen Azimut zu zielen. Die Trägerrakete Delta II verfügte nicht über eine variable Startazimutfähigkeit. Infolgedessen hatten Marsmissionen auf der Delta II (es gab mehrere) im Allgemeinen zwei sofortige Startfenster pro Tag bei zwei Azimuten. Zwei wurden als ausreichend erachtet, um mögliche Reichweitenprobleme anzugehen.

Es dauerte eine halbe Stunde, die Parameter auf dem Delta II neu zu laden und zu überprüfen, also musste der Abstand zwischen den beiden mindestens so groß sein. Die Trägerrakete konnte nur 83 Minuten warten, bevor die Gefahr bestand, das Versorgungssystem einzufrieren, daher musste die Entfernung geringer sein. Die Fenster für MER lagen etwa 37 bis 44 Minuten auseinander.

Die Fenster waren technisch gesehen nicht augenblicklich, sondern tatsächlich eine Sekunde lang, sodass der Typ auf dem Knopf nicht perfekt sein musste. (Ja, da war ein Typ mit einem Knopf.)

Das Ziel ist normalerweise der Schlüssel, obwohl die Reichweite auch ein Mitspracherecht haben kann. Zum Beispiel muss eine ISS-Mission ausgerichtet werden, um zur ISS zu gelangen, was ein kleines Fenster erfordert. Für LEO-Kommunikationssatelliten kommt es darauf an, eine Umlaufbahn mit einer besonders günstigen Tageszeit zu erreichen. Bei den meisten Starts von Falcon 9 war dies der Fall. Es gab zum Beispiel einige sehr lange Fenster. Es könnte entweder auf der Raketenseite (sehr unwahrscheinlich), der Unterstützung des Startplatzes oder der Blockierung des Flugverkehrs in der Gegend eingeschränkt werden, was alles ein kleineres Fenster erfordern könnte.

Mir scheint, dass es in diesem Fall wahrscheinlich nicht der Kunde ist. Man erinnere sich vielleicht, dass ORBCOMM zuvor ein Startfenster von 2 Stunden 33 Minuten hatte . Da das Ziel 4 Flugzeuge mit den beiden Starts zu sein scheint, müssen die meisten Satelliten einige Reisen unternehmen, um das Ziel zu erreichen. Ich vermute, es hat mehr mit SpaceX zu tun, oder eher mit der FAA, die den Zeitpunkt ihres Starts während einer ziemlich geschäftigen Reisesaison reguliert.

Die Länge der Startfenster wird von vielen Dingen bestimmt, aber eines, das noch nicht erwähnt wurde, ist der Leistungsspielraum des Boosters. Wenn sich die Erde von der gewünschten Orbitalebene wegdreht, muss der Booster zusätzliche Leistung erbringen, um die Ebene zu ändern. Dieser Effekt war oft eine Einschränkung der Länge des Startfensters für Shuttle-Rendezvous-Missionen. Wenn das Fahrzeug einen geringen Leistungsspielraum hat, ist ein sofortiges Fenster wahrscheinlich.