人类首个环月空间站“Gateway”的月球轨道恰到好处

0 cnBeta.COM 2024-04-04 15:31:16

摘要：

独特的NRHO轨道是环绕月球的一条少有人走的路。美国国家航空航天局（NASA）正在为人类通过阿耳特弥斯（Artemis）任务长期重返月球表面做准备，该机构正在引入以科学和数十年载人航天飞行经验为支撑的新概念，以便在月球上和月球周围开辟新的道路。

Gateway空间站将猎户座飞船和 SpaceX 的深空物流飞船安置在环绕月球的极地轨道上，为阿耳特弥斯四号任务期间在月球表面的科学发现提供支持。图片来源：美国国家航空航天局

作为一项国际合作项目，"Gateway"是一个由人类管理的小型空间站，将环绕月球运行。该月球前哨站是为实现深空探索而专门设计的，具有在太空中保持持续存在和在深空环境中开展研究的多种能力。人类栖息地、用于包括"猎户座"在内的各种航天器的多个对接端口以及承载研究空间天气的实验的能力等功能都将有助于未来的探索工作。同样，Gateway 独特的近直角光环轨道（NRHO）也是为确保未来 Artemis 任务的成功而特别选择的。

Gateway号绕月的近直角光环轨道（NRHO）。资料来源：美国国家航空航天局

关于航天器如何绕月飞行，不乏各种选择，但有两个选择--低月球轨道和遥远的逆行轨道--尤其有助于理解为什么 NRHO 适合 Gateway。

低月球轨道上的航天器沿着非常接近月球表面的圆形或椭圆形轨道运行，每两小时完成一个轨道。在低月球轨道上，"Gateway"和月球表面之间的传输非常简单，因为两者距离很近，但由于月球的引力，维持轨道需要更多的推进剂。因此，低月球轨道对于"Gateway"计划在月球上的长期存在--至少 15 年--并不是非常有效。

与此同时，遥远的逆行轨道提供了一个大的、圆形的、稳定的（或更节省燃料的）轨道，每两周绕月球一圈。然而，"Gateway"号在稳定轨道上所获得的，将是在方便进入月球方面所失去的：遥远的轨道将使进入月球表面更加困难。

第三种选择--NRHO--正好适合"Gateway"号，它既有低月球轨道的优点（接近地表），又有远距离逆行轨道的优点（燃料效率）。NRHO 几乎像项链一样悬挂在月球上，是一个在地球引力和月球引力之间保持平衡的为期一周的轨道。该轨道将定期使"Gateway"号接近月球表面，从而为宇航员提供前往月球南极的简单通道，宇航员将在那里测试在包括火星在内的其他行星体上生活的能力。除南极外，NRHO 还可为宇航员及其航天器提供进入月球周围其他着陆点的机会。

NRHO 的益处不仅限于进入地面和提高燃料效率。NRHO将使科学家们能够利用深空环境进行新时代的辐射实验，从而更好地了解空间天气对人类和仪器的潜在影响。NRHO 还将为"Gateway"提供对地球的连续视线或"视图"，从而实现地球与月球之间不间断的通信。

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