人類首個環月太空站「Gateway」的月球軌道恰到好處
獨特的NRHO軌道是環繞月球的一條少有人走的路。美國國家航空暨太空總署(NASA)正在為人類透過阿耳特彌斯(Artemis)任務長期重返月球表面做準備,該機構正在引入以科學和數十年載人航天飛行經驗為支撐的新概念,以便在月球上和月球周圍開闢新的道路。
Gateway太空站將獵戶座太空船和SpaceX 的深空物流飛船安置在環繞月球的極地軌道上,為阿耳特彌斯四號任務期間在月球表面的科學發現提供支援。圖片來源:美國國家航空暨太空總署
作為國際合作項目,”Gateway”是一個由人類管理的小型太空站,將環繞月球運行。這個月球前哨站是為實現深空探索而專門設計的,具有在太空中保持持續存在和在深空環境中進行研究的多種能力。人類棲息地、用於包括”獵戶座“在內的各種航天器的多個對接端口以及承載研究空間天氣的實驗的能力等功能都將有助於未來的探索工作。同樣,Gateway 獨特的近直角光環軌道(NRHO)也是為確保未來Artemis 任務的成功而特別選擇的。
Gateway號繞月的近直角光環軌道(NRHO)。資料來源:美國國家航空暨太空總署
關於太空船如何繞月飛行,不乏各種選擇,但有兩個選擇–低月球軌道和遙遠的逆行軌道–尤其有助於理解為什麼NRHO 適合Gateway。
低月球軌道上的太空船沿著非常接近月球表面的圓形或橢圓形軌道運行,每兩小時完成一個軌道。在低月球軌道上,”Gateway”和月球表面之間的傳輸非常簡單,因為兩者距離很近,但由於月球的引力,維持軌道需要更多的推進劑。因此,低月球軌道對於”Gateway”計劃在月球上的長期存在–至少15 年–並不是非常有效。
同時,遙遠的逆行軌道提供了一個大的、圓形的、穩定的(或更節省燃料的)軌道,每兩週繞月球一圈。然而,”Gateway”號在穩定軌道上所獲得的,將是在方便進入月球方面所失去的:遙遠的軌道將使進入月球表面更加困難。
第三種選擇–NRHO–剛好適合”Gateway”號,它既有低月球軌道的優點(接近地表),又有遠距離逆行軌道的優點(燃料效率)。 NRHO 幾乎像項鍊一樣懸掛在月球上,是一個在地球引力和月球引力之間保持平衡的為期一周的軌道。該軌道將定期使”Gateway”號接近月球表面,從而為太空人提供前往月球南極的簡單通道,太空人將在那裡測試在包括火星在內的其他行星體上生活的能力。除南極外,NRHO 還可為太空人及其太空船提供進入月球周圍其他著陸點的機會。
NRHO 的益處不僅限於進入地面和提高燃料效率。 NRHO將使科學家能夠利用深空環境進行新時代的輻射實驗,以便更好地了解太空天氣對人類和儀器的潛在影響。 NRHO 也將為”Gateway”提供對地球的連續視線或”視圖”,從而實現地球與月球之間不間斷的通訊。
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描述Gateway獨特的近直角光環軌道NRHO 的資訊圖。資料來源:美國國家航空暨太空總署
編譯自: ScitechDaily