Отвлечемся ненадолго от уважаемого Шунейко (хотя там осталось еще немало интересного, а поговорим про:
Окно запуска.
Не просто "окно запуска", а "окно", которое позволяет осуществить стыковку.
Рассмотрим для начала на примере Земли, ибо здесь стыковки осуществляются наиболее часто.
Орбиты спутников.
Орбита спутника может быть круговая или эллиптическая - это по форме.
Орбита спутника может быть низкая или высокая - по высоте или гравитационному потенциалу. Причем такой момент - чем выше орбита, тем меньше скорость спутника на этой орбите. И тем больше нужно иметь запас характеристической скорости, что бы на эту орбиту выбраться.
Орбита спутника может быть экваториальная, полярная или наклонная - это по наклонению
Орбита спутника может быть прямая или обратная (ретроградная) - прямая, если направление вращения спутника и Земли совпадают (наклонение орбиты от 0 до 90 градусов), обратная - если направления вращения встречные (наклонение орбиты 90-180 градусов).
Вот еще красивая иллюстрация орбит
Плоскость орбиты спутника в пространстве - неизменна. То есть спутник на орбите - "волчок" или "гироскоп". Причем в отличии от "твердотельного" гироскопа или волчка, коим является, к примеру, Земля - "волчок" более совершенный, так как не подвержен прецессии. Возмущения (притяжение) от других тел могут изменить плоскость орбиты - но прецессии, как с твердым телом, не возникнет.
Поэтому, если спутник запускается на наклонную или полярную орбиту, несмотря на то, что запускается с вращающейся Земли, он получает фиксированную плоскость в пространстве - "абсолютная система координат". Земля же под этим спутником продолжает вращаться. Если орбита низкая, то период обращения спутника примерно полтора часа, и за один виток спутника Земля проворачивается примерно на 20-25 градусов.
Космодром - объект стационарный на поверхности Земли, вращается вместе с ней. Для того, что бы с одного и того же космодрома запустить сначала один спутник, который выйдет на орбиту, а затем второй, который состыкуется с первым - нужно подождать 24 часа после первого запуска. Или 48 часов. или 72 часа - и т.д. Что бы совпали плоскости орбит.
Изменение плоскости орбиты - очень энергозатратный маневр. Поскольку нужно не только дать приращение скорости под углом в 90 градусов, но и убрать затем "лишнюю" скорость (векторное сложение скоростей) ибо иначе поменяется высота орбиты.
Кстати - крылатый аппарат, вроде советской "Спирали", если у него качество на гиперзвуке больше 1 (а лучше больше 2) теоретически может, используя "нырок" в атмосферу, менять плоскость орбиты, затрачивая меньшее количество топлива, нежели "классический" КА.
Но в некоторых, сравнительно небольших пределах, плоскость орбиты может быть изменена при затратах "разумного" количества топлива.
Поэтому запуск второго спутника на орбиту первого для стыковки может быть осуществлен в пределах некоторого интервала времени, того самого "окна запуска".
"Идеальный" случай для совмещения плоскостей орбит - экваториальная орбита и космодром на экваторе. Запуск в любой момент времени, и лишь на уравнивание "фазового угла" уйдет больше или меньше времени (но не топлива).
Почти столь же идеален космодром на полюсе - северном или южном - и полярная орбита. Стартовать можно с любым азимутом - линейная скорость вращения стремится к нулю, её можно не брать в рассмотрение. Но на полюсах космодромов нет - условия не подходящие.
Луна.
При перелете от Земли к Луне при почти неизменном количестве затраченного топлива можно выйти на любую из орбит - экваториальную, прямую или ретроградную, полярную, наклонную, тем более, что ось вращения Луны строго перпендикулярна плоскости орбиты Луны
Соответственно, при необходимости прилунится на экваторе или на низких широтах оптимальна экваториальная орбита, в высоких широтах или на полюсах - полярная.
Добавка скорости за счет вращения Луны при старте с Луны, ввиду малой скорости вращения последней, невелика, и какого либо решающего значения не имеет. То же и при посадке. Вычитание скорости. Хотя... в космосе мелочей нет. И если мелочь в плюс - это хорошо. В минус - плохо.
Посмотрим места прилунения Аполлонов (как об этом говорит официальная версия полетов)
Аполло 11, 12, 14, 16 - посадка в экваториальной зоне Луны. Все просто и логично (хотя не совсем - но об этом ниже).
Аполло 15 и 17 прилунялись в более высоких широтах. Для торможения при посадке - уход из плоскости экваториальной орбиты - требовалось больше топлива, чем для предыдущих миссий. Для взлета - аналогично, и даже в большей степени. И, привыкшие к "роскоши" американские астронавты даже в этих миссиях не могли отказаться от автомобильчика - американцы..
Но... Тот самый плохой Сатурн-5, на плохих движках Ф-1 и Джи-2 (все это усиленно хают защитники оф версии, объясняя. почему все это выбросили в пропасть) - смог "вывезти" и это. А еще говорят - "Боливар не вывезет двоих". Надо же - какая великая была нация, и как деградировала.
И небольшой дополнительный момент.
Вот схема полетов Аполлонов:
Пунктирной линией со стрелочкой показано вращение Луны вокруг Земли. На этой схеме - против часовой стрелки. Луна так же вращается вокруг своей оси против часовой стрелки.
Орбита Аполло - обратная или ретроградная - навстречу вращения Луны. На это есть некоторое обоснование (кто захочет - найдет) но по энергетике это хоть и небольшой - но проигрыш. Как при посадке, так и при взлете. Нужно несколько больше скорости погасить, и набрать. Это для ЛМ. Который "тащит" ровер, и осуществляет посадку далеко не на экваторе. Для КМ+СМ (тот самый корабль Аполло) никакого проигрыша нет, и даже наоборот. Но ведь целью был вовсе не облет, а именно прилунение? С возвратом?
Посмотрим, как показывали "ровесников" Аполло:
Это, насколько можно понять, схема полета Луна-16.
Хотя тут же есть и вот такая схема
По этой схеме можно предположить, что схема полета немного похожа (ретроградной орбитой) на схему Аполло.
Посмотрим следующую схему
На этой схеме орбита полярная или большого наклонения. Обратимся к Вики:
"17 сентября 1970 года в 2:38 станция «Луна-16» выведена на орбиту вокруг Луны. Параметры селеноцентрической орбиты составляли: наклонение орбиты относительно плоскости лунного экватора — 70°; период обращения — 119 минут; высота над поверхностью Луны (в периселении и апоселении) — 110 километров. На этой орбите станция была три дня, за это время дважды меняли её орбиту: сначала сделали периселений равным 15 км, а апоселений равным 110 км, затем повернули плоскость орбиты в пространстве".
Это уже более понятно и логично - особенно для выбора нужной точки - широта прилунения определяется моментом начала торможения, долгота - сколько времени аппарат провел на орбите ожидания.
Схем же полета Аполло с его обратной орбитой - неоднозначно.
Кратко резюмируем эту часть 6 - по небесной механике у американской программы Аполлон крупных (или кричащих, которые так любят "немоглики") "проколов" не обнаружено. Все укладывается в расчеты. Есть мелкие недочеты - как и во всех остальных этапах - которые по отдельности можно списать на недоработки в процессе спешки. Но в комплексе, при суммировании всех мелочей все выглядит не столь оптимистично...