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科幻电影和游戏中常见的太空港场景，或许将在未来二十年内逐步成为现实。美国国家航空航天局（NASA）计划建设绕月空间站“Gateway”，其不仅将成为人类首个环绕月球运行的空间站，也可能承担类似“月球太空机场”的角色，为载人飞船、货运飞船和月球着陆器提供集结、停靠与中转服务。
来自得州农工大学、NASA约翰逊航天中心及普渡大学的研究团队，近日提出了一套面向Gateway空间站的航天器交通管理方案，包括相对轨道维持算法和在轨等待规则，旨在避免未来多艘飞行器同时抵近空间站时出现混乱甚至碰撞风险。
按照NASA当前规划，Gateway最早将于2027年发射。该空间站将服务于“阿尔忒弥斯”登月计划，成为猎户座载人飞船、货运飞船以及月球着陆器的重要枢纽。此前，NASA已披露Gateway将采用大功率太阳能电推进系统，同时SpaceX也获得了为该项目运输补给物资的相关合同。
Gateway将运行在一种名为“近直线晕轨道”（NRHO）的特殊轨道上。这是一条细长、近似鸡蛋形的绕月轨道：空间站将在月球北极上空约1000英里处掠过，随后又会延伸至月球南极外约4万英里的区域。该轨道可维持与地球的持续通信，并且所需的轨道维持推进剂相对较少，因此被认为适合长期运行的绕月空间站。
不过，地球与月球的共同引力作用也让这一环境变得复杂。与地面机场不同，抵达的飞行器无法简单地在附近“停车”等待空闲泊位。所有航天器都处于持续高速运动中，而等待对接窗口的飞船，可能需要在Gateway周边滞留数小时、数天，甚至数周。
为解决这一问题，研究团队进行了数千次仿真，测试多艘飞行器如何在存在导航误差、推进器点火偏差及其他扰动的情况下安全共用轨道。研究提出的核心方案，是让等待中的航天器按预先计算的位置分布在Gateway前方或后方，形成类似“一串珍珠”的队列式编队。
研究人员并未让每艘来访飞行器独立维持各自的轨道，而是采用相对轨道维持算法，使其持续以Gateway为空间参照物调整自身位置。结果显示，更频繁但幅度更小的轨道修正，能够让飞行器保持更紧凑、位置更可预测的编队，同时只会带来有限的额外燃料消耗。这种方式有助于降低航天器相互接近或发生碰撞的风险。
相关成果已发表于《Acta Astronautica》期刊。研究团队指出，这些方案尚不是具有强制约束力的太空交通法规，而是一套面向未来绕月飞行器抵达、离开及在轨等待的技术框架。NASA目前已为Gateway制定了涉及对接、交会、通信和机器人系统的互操作标准，而这项研究进一步回答了一个同样关键的问题：当对接口尚未空出时，来访航天器究竟应在何处、以何种方式等待。
尽管NASA的设想中暂时不会出现行李转盘、免税店或座位纠纷，但Gateway所需的交通调度机制，意味着人类正开始为更高频率、更复杂的深空航行建立基础规则。随着月球探索活动增加，这座绕月空间站未来或将成为人类迈向常态化月球交通的重要节点。
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