
以下文章经许可转载自《对话》,这是一份报道最新研究的在线出版物。
9月27日,美国宇航局(NASA)和俄罗斯航天局(Roscosmos)签署了一项关于未来人类探索的共同愿景,月球轨道上人类栖息地的梦想向前迈进了一步。该项目是国际空间站(ISS)的后续项目,涉及在地球和月球之间的某个轨道上建立一个设施——这个区域被称为地月空间。它被视为向更深空探索的跳板,被称为深空门户(DSG)。
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美国宇航局正在开发中的新型重型运载火箭太空发射系统(SLS)将使DSG的建造成为可能。俄罗斯的功率较小的质子-M号和安加拉火箭将作为补充。然而,将此描述为纯粹的俄美伙伴关系是具有误导性的,因为其他三个国际空间站合作伙伴(欧洲、日本和加拿大航天机构)也很可能参与其中。
自从1972年阿波罗17号从月球返回以来,还没有人类冒险离开比“近地轨道”更远的地方,就国际空间站而言,近地轨道的高度只有400公里。
国际空间站于1998年开始建造,自2000年11月以来一直(通常)由六名宇航员持续驻守。该项目最初计划持续到2020年,现已延长至2024年,并可能进一步延长。然而,它正在老化——许多人认为它应该早就被替换了。它的成本约为1500亿美元。这并不便宜,但总而言之,这大约相当于人类在过去20年里挥霍在购买口红上的花费。
我们预计DSG的价格标签会与之相当或更高,DSG计划于2020年代中期开始组装,前提是NASA能够及时准备好其重型太空发射系统,尽管其资金状况不稳。
轨道
DSG之所以得名,是因为它位于地球引力井的最深处之外,也就是地球引力场最强的部分,这意味着从那里发射任务所需的能量更少。这使其成为人类探险队前往月球表面以及更远的火星等目的地的绝佳中转站。它还可以作为初步检查(以及出于行星保护目的的隔离)从火星或其他天体带回的样本的接收设施。
与国际空间站不同,DSG不会持续有人居住。目前的计划是,最初每年由四名宇航员进行一次为期42天的访问。当无人居住时,DSG上的仪器可以继续收集有用的科学数据,尤其是在靠近月球时。它不会被放置在低月球轨道上,而是放置在地球和月球之间引力达到平衡的特殊空间点。这使其可以沿着“近直线晕轮轨道”(见下方视频)运行。从月球的角度来看,DSG将反复扫过一个极点的低空,为科学测量提供绝佳的机会。
在其他时间,DSG可能会位于更远离月球的位置,在月球-地球线上一个被称为L₂拉格朗日点的位置周围形成晕轮轨道。这里的引力平衡使得“停泊”一艘宇宙飞船进行观测成为可能。
然而,这些轨道只是准稳定的,因此需要进行一些调整,以保持DSG在这些配置中,而不会漂流到其他地方。加拿大航天局建议使用太阳帆来完成大部分工作,而不是使用推进器燃料。我认为这是一个好主意,因为太阳帆通过辐射压力获得推动力,而尚未进行充分的试验以测试其潜力——因此这是一个评估如何最好地使用它们的机会。除了在太阳系中机动外,太阳帆有一天可能会将探测器推向最近的恒星。
竞争
DSG仍然离现实很遥远。然而,它是国际空间站之后的下一个合乎逻辑的步骤——而且,鉴于地球上各国之间的争吵,任何长期的跨国空间合作企业都必须是一件好事。尽管如此,它可能不会很快将我们带到火星——政府资助的项目往往资金紧张,这意味着这些计划可能会落后于像埃隆·马斯克和他的超重型星际运输系统或BFR这样的私营企业努力。
这只是马斯克的第一步。在阿德莱德举行的国际宇航大会上,他透露了自己在2022年建立月球基地,随后将火箭送往火星的雄心勃勃的计划。
无论它如何实现,再次看到宇航员超越近地轨道旅行肯定会令人鼓舞。像DSG这样在月球附近的 可翻新平台将提供许多研究月球(我个人希望在DSG上安装一台X射线光谱仪,以绘制月球表面化学元素的分布)以及地球和太阳之间相互作用的方式。