人类首个环绕月球的空间站Gateway将空间科学新时代

环绕月球运行的"Gateway"空间站将研究太阳辐射和宇宙辐射，以了解空间天气，这对"阿耳特弥斯"飞行任务以及未来的月球和火星旅行至关重要。其仪器 HERMES、ERSA 和 IDA 将监测辐射水平，有助于健康风险评估和太空旅行安全，空间站将环绕月球运行，其初期的大部分科学工作将集中在太阳辐射和深空辐射方面。

Gateway空间站将是人类首个环绕月球的空间站，是Artemis任务的重要组成部分，该任务旨在将人类送回月球表面进行科学发现，并为人类首次火星任务指明方向。搭乘Gateway号的宇航员将成为第一批以深空为家的人类，在执行任务期间，他们将利用Gateway进行科学研究，并为月面任务做准备。资料来源：美国国家航空航天局、阿尔贝托-贝尔托林、布拉德利-雷诺兹

美国国家航空航天局（NASA）阿特米斯（Artemis）任务的一个重要组成部分--计划在Gateway上安装的三台辐射仪器，将帮助科学家们更好地了解如何为宇航员、航天器和硬件在前往月球和火星的途中会遇到的太阳和来自深空的银河宇宙射线造成的不可预测的太空天气制定计划。

空间天气--在远离地球和磁层保护的情况下，人类健康和任务成功的主要风险--是描述由太阳驱动的空间波动状况的总称。它包括被称为太阳风的连续粒子流和磁场、被称为日冕物质抛射的十亿吨气体云爆炸以及太阳耀斑产生的超强闪光。

在其众多功能中，Gateway空间站将有助于研究来自太阳的粒子爆炸和磁场对地球磁层（如图所示）的影响，以及来自深空的宇宙射线。资料来源：MSFC / NASA

Gateway将在环绕月球的近直角光环轨道上运行，远离地球的保护性大气层和磁场，这些大气层和磁场在很大程度上保护人类，包括生活在低地轨道国际空间站上的宇航员免受空间天气和辐射的影响。在月球或火星执行任务时，辐射对人体的影响要大得多，暴露在高能带电粒子中会对健康造成不利影响，包括增加患癌症的风险、改变运动功能和行为，以及组织变性。其他风险还包括可能损坏宇航员赖以生存和在太空中安全旅行的飞行器和设备。

Gateway上的三台仪器是太阳物理学环境和辐射测量实验套件（HERMES）、欧洲辐射传感器阵列（ERSA）和内部剂量计阵列（IDA），它们将提高科学家对空间天气的认识，帮助他们了解辐射带来的风险。

太阳物理学环境和辐射测量实验套件

在位于马里兰州格林贝尔特的美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心的领导下，HERMES将附着在"Gateway"的外部，观察地球磁尾深处的情况。这将使美国国家航空航天局能够将其观测结果与五个"事件和宏观尺度相互作用时间史"（THEMIS）航天器中的两个进行比较。能够同时从不同位置的三个仪器套件收集数据，是重建太阳风随时间变化的行为的难得机会。

科学有效载荷由安装在一个平台上的四台仪器组成：磁力计，用于测量Gateway周围的磁场；微型电子对流望远镜（MERiT），用于测量离子和电子；电子静电分析仪（EEA），用于测量构成太阳风大部分的低能量电子；太阳探测器离子分析仪（SPAN-I），用于测量质子和氧等离子。磁强计、MERiT 和 EEA 由戈达德提供，SPAN-I 由加利福尼亚大学伯克利分校提供。

欧洲辐射传感器阵列

ERSA由欧洲航天局（ESA）开发，也将在空间站的"门外"，研究太阳风和来自深空的辐射。ERSA配备有五台仪器，将测量来自太阳的高能粒子、银河宇宙射线、中子、离子和磁场，并提供有关太阳系辐射物理学的数据。

这套仪器中包括"对空间辐射合成物的影响"（ICARE-NG）仪器，该仪器将测量电离辐射，电离辐射会产生短暂的电压尖峰，可能导致电子设备短路。该套件还包括欧洲有源剂量计仪器，它将测量辐射在活体组织中沉积的能量，以便科学家更好地了解人体暴露于辐射的情况。

内部剂量计阵列

同样由欧空局领导，日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）提供额外的科学仪器，IDA 将在"Gateway"内部署，研究辐射屏蔽效应，改进癌症、心血管和中枢神经系统效应的辐射物理模型，帮助评估探索任务中的乘员风险。

IDA对于评估"Gateway"舱的结构对内部可居住空间的辐射屏蔽效果至关重要，因为它位于NASA的"居住与后勤前哨"（HALO）舱内，而该舱将作为宇航员的初始乘员舱。该阵列将能够直接比较内部和外部辐射环境，因为 ERSA 中有类似的仪器。

研究不可预测的空间天气的能力是Gateway在深空进行持续探索和研究的众多能力之一。这个小型空间站将包括各种来访航天器的对接口、乘员生活和工作空间，以及研究人类健康和生命科学等领域的额外科学调查。Gateway将成为开发支持未来月球和火星探索的技术和能力的重要平台。

编译自:ScitechDaily