美国宇航局和欧空局就深空门户太空站如何绕月运行达成共识

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深空门户太空站(Gateway)绕月椭圆形轨道表示图:

美国宇航局和欧空局就深空门户太空站怎样绕月运行达成共识

太空站项目标工程师们已经计划好了深空门户即将绕月运行的方式,不得不说的是,这个计划十分精妙:他们选择了接近直线的光晕轨道。

美国国家航空航天局和欧洲航天局的计划人员宣称,这种高度椭圆形的轨道可以解决一系列题目,从而使宇航员更轻易实行登月任务,也使前哨站更轻易从地球接收补给。

ESA指出,该团队“花了几个月的时间来讨论不同轨道的优缺点”。终极,近乎直线的晕圈轨道(NRHA)成为了胜利者。由于深空门户项目是一个由NASA,ESA,加拿大航天局(CSA),Roscosmos,日本航天局( JAXA)和其他国际互助同伴互助谋划的项目,未来它的作用和效率都是至关重要的。

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月球通道计划即将于2050年左右竣工,它将会是月球载人飞行任务的中转站(即美国宇航局即将出台的Artemis计划),该计划旨在2024年前送一男一女上月球。轨道站将供宇航员短停息顿,进行科学研究; 储存补给品和燃料;作为中继通信的枢纽;以及作为向月球表面派遣宇航员,呆板人和其他补给品的基地。以致在未来被用作火星载人任务的中转站。

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深空门户太空站表示图。图片泉源: NASA/ESA

Artemis计划的需求将要求深空门户太空站充足接近月球表面,但又不可离地球太远,在还存在很多其他技术和后勤方面题目的情况下,使往返于基地的运输不至于成为旷日长期的考验。

这就是近直线光晕轨道会有所资助的地方。进入晕圈轨道(NRHA)后,深空门户太空站将沿着一条高度椭圆的路径行进。在近月点,它将距月球3,000公里,到达远月点时,则离月球表面70,000公里。

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地球与月球之间的引力相互作用造就了这种运行轨道。根据ESA的说法,随着“两个大物体在太空中舞蹈,一个较小的物体可能被‘捕捉’,然后在相对于大质量物体种稳固的位置上运行,这种位置也被称为“解放点”或“拉格朗日点”。也就是说,晕圈轨道确实提出了一些长期挑战。在这种范例的轨道中,随着时间的流逝,物体将离开其宿主。据ESA称,深空门户太空站必须进行定期调解,以防止这种情况发生。

一次绕月运行大约须要7天。七个恰恰是一个特殊荣幸的数字,因为Artemis任务旨在将宇航员在月球表面停顿整整一星期--相比之下,在阿波罗17号任务中,宇航员在月球上只停顿了三天,而阿波罗17则是阿波罗任务中时长最长的一个)。该轨道长度还将使空门户太空站经历的日食次数最少,从而减少了地球和月球阴影产生的暗中,因为到太空站依赖太阳能运行,这是一个重要的因素。

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在这种轨道配置中,航天器从地球到达深空门户太空站大约须要五天。虽然这比阿波罗(Apollo)宇航员进行的三天路程要长一些,但接近直线的光晕轨道将节省能源。若进行适度的操作,使通过太空站的航天器集合点减速,就可以提供一种将设备,物资,零件和人员运送到前哨基地时更具成本效益和能源效率的方法。

美国宇航局和欧空局作战中央(ESOC)的任务分析师弗洛里安·伦克(Florian Renk)在一份声明中解释说:“在人类太空飞行中,我们不会飞行任何一架整体式航天器。取而代之的是,我们将零散的碎片放飞,在太空中组合,然后再将其放到月球表面。”

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艺术家对深空门户太空站的刻画。图片:ESA / NASA / ATG Medialab

深空门户太空站的终极面世将是一个缓慢的过程。NASA将结合利用私人火箭和自己的太空发射体系(SLS)火箭来交付建造月球前哨基地所需的组件。但是,正如Ars Technica报道的那样,NASA可能会将2020年SLS的首次发射推向2021年。

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对于这个计划在三年后将人们送上月球的项目来说,这并不是一个好消息,但这是美国宇航局已决定的时间表。坏消息是,随着NASA积极应对激进的到期日和暗昧不清的预算,政治的作用正变得越来越大。盼望在2020年代,太空探索的发展将像我们盼望的那样令人兴奋。


参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3. George Dvorsky- 森岛

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