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宇宙飛行の文脈では、打ち上げ期間とは、特定のロケットが目標地点に到達するために打ち上げなければならない特定の日における期間の集合であり、打ち上げウィンドウとは、特定の日における特定のロケットが打ち上げられなければならない期間のことです。 [ 1 ] [ 2 ]ロケットが特定のウィンドウ内に打ち上げられなかった場合、その期間の次の日のウィンドウまで待たなければなりません。[ 3 ]打ち上げ期間と打ち上げウィンドウは、ロケットの性能と、ロケットが向かう軌道の両方に依存します。 [ 4 ] [ 5 ]
打ち上げ期間とは、ロケットが目的の軌道に到達するために打ち上げられる日数を指します。ミッションの期間は、1年365日、毎月数週間、[ 6 ] 26か月ごとに数週間（例：火星打ち上げ期間）、[ 7 ]または繰り返されない短い期間となる場合があります。
打ち上げウィンドウとは、打ち上げ期間中の特定の日において、ロケットが目的の軌道に到達するために打ち上げ可能な時間帯を指します。[ 8 ] [ 9 ]これは、最短で1秒（瞬間ウィンドウと呼ばれる）の場合もあれば、1日全体に及ぶ場合もあります。打ち上げウィンドウは2つの暦日にまたがることもあります（例えば、 午後11時46分に始まり、午前0時14分に終わる 場合など）。打ち上げウィンドウは、毎日全く同じ時刻になることはほとんどありません。運用上の理由から、ウィンドウはほぼ常に数時間以内に制限されます。[ 10 ]
打ち上げウィンドウと打ち上げ期間は、同じ組織内であっても、一般にはしばしば同義語として使われます。ここで示されている定義は、NASAや他の宇宙機関の打ち上げ責任者や軌道アナリストが使用しているものです。[ 11 ] [ 12 ]
単純な低エネルギーのホーマン遷移軌道を使用して別の惑星に行く場合、軌道の離心率が要因でない場合、打ち上げ期間は会合周期に従って周期的になります。たとえば、火星の場合、周期は 780 日 (2.1 年) です。重力スイングバイの使用を含むより複雑なケースでは、打ち上げ期間は不規則です。ボイジャー 2 号が175 年に一度の惑星配列を利用して木星、土星、天王星、海王星を訪れたときのように、まれな機会が訪れることがあります。そのような機会を逃した場合、別のターゲットが選択されることがあります。たとえば、ESAのロゼッタミッションは、当初は46P/Wirtanen彗星を目的としていましたが、打ち上げ装置の問題により遅延し、新しいターゲット ( 67P/Churyumov-Gerasimenko彗星) を選択する必要がありました。
打ち上げ期間は、ミッションを達成するために必要なデルタVを打ち上げ時間に対してプロットしたポークチョッププロットから計算されることが多い。 [ 13 ]
打ち上げウィンドウは、最初の打ち上げポイントと終了打ち上げポイントによって定義されます。連続的（つまり、打ち上げウィンドウ内の毎秒打ち上げ可能）な場合もあれば、開始と終了の間の離散的な瞬間ポイントの集合である場合もあります。[ 14 ]打ち上げウィンドウと打ち上げ日は通常UTCで計算され、その後、ロケットと宇宙船の運用者がいる場所の現地時間に変換されます（米国での打ち上げの場合は、複数のタイムゾーンになることがよくあります）。[ 15 ]
地球周回軌道へのほぼ任意の軌道への旅には、特定の打ち上げ時刻は必要ありません。しかし、宇宙船が既に軌道上にある物体とランデブーすることを目的としている場合は、目標機の軌道面が打ち上げ地点と交差する時刻に合わせて打ち上げを慎重にタイミングよく行う必要があります。[ 16 ]
地球観測衛星は、多くの場合、極軌道に近い太陽同期軌道に打ち上げられます。これらの軌道の場合、打ち上げ可能な時間帯は、打ち上げ地点が目的の軌道面と一致する時間帯です。それ以外の時間帯に打ち上げるには、軌道面変更操作が必要となり、大量の推進剤が必要となります。
低地球軌道（LEO）より上空への打ち上げの場合、パーキング軌道を使用すれば、実際の打ち上げ時間は多少柔軟に対応できます。これは、宇宙船が最初にパーキング軌道に滞在する軌道傾斜角と時間を変更できるためです。火星探査機マーズ・グローバル・サーベイヤーが火星に向けて使用した打ち上げウィンドウについては、以下を参照してください。。
正しい軌道を実現するには、昇交点赤経（RAAN）が不可欠です。RAANは、打ち上げ時刻を調整し、地球が正しい位置になるまで自転を待つことで設定されます。国際宇宙ステーションとのランデブーなど、非常に特殊な軌道を必要とするミッションの場合、打ち上げ可能時間は瞬間打ち上げウィンドウと呼ばれる、ある特定の瞬間のみとなることがあります。
軌道は打ち上げ前にロケットにプログラムされます。ロケットには目標があり、誘導システムは最終的な状態に到達しようと操舵コマンドを変更します。少なくとも 1 つの変数 (遠地点、近地点、傾斜角など) は、他の変数の値を変更できるように自由にしておく必要があります。そうでないと、ダイナミクスが過度に制約されます。瞬間的な打ち上げウィンドウを使用すると、RAAN を制御されない変数にすることができます。セントール上段などの一部の宇宙機は、打ち上げ後に RAAN を操舵および調整できますが、[ 17 ]瞬間的な打ち上げウィンドウを選択すると、RAAN を宇宙機の誘導システム用に事前に決定することができます。
国際宇宙ステーションへのスペースシャトルミッションは、ベータ角カットアウトによって制限されていました。ベータ角（）は、軌道面と太陽からのベクトルとの間の角度として定義されます。[ 18 ]軌道上の物体（この場合はISS）のベータ角と、その軌道上で太陽光にさらされる割合との関係により、太陽光発電と熱制御はそのベータ角の影響を受けます。[ 19 ] ISSへのシャトル打ち上げは、通常、ISSがベータ角60度未満の軌道にある場合にのみ試みられました。[ 19 ]
