如果一切顺利,20年后,NASA将开放月球上的第一个太空港。但要让这个目标真正落地,我们还需要一套高度先进、高度精确的月球空中交通管制系统。为了提前规划,来自得克萨斯A&M大学、NASA约翰逊航天中心和普渡大学的研究人员,已经详细描述了这样一套“太空高速公路系统”可能如何运作。
在一项发表于《Acta Astronautica》的研究中,研究人员为多艘航天器共享同一条椭圆轨道制定了“道路规则”。这条轨道被称为近直线晕轨道,也就是NRHO。它是一种同步轨道,也是与Gateway太空港对接的路径,会从月球北极约1000英里范围内经过,再绕到月球南极约40000英里外。
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这条路线到底特别在哪里?
得克萨斯A&M大学航天工程副教授Diane Davis解释说,Gateway的NRHO是“一条近乎稳定且高度拉长的绕月轨道,能够为与地球的通信提供不间断的视线”。更重要的是,它“维持轨道所需的推进剂很少”。
不过这里有一个很大的问题:航天器在NRHO中每时每刻都会受到地球和月球之间的引力拉锯。而且,月球任务很可能涉及多艘航天器在相近时间到达、绕行和离开。这意味着精确机动至关重要。否则,就可能发生碰撞,或者被甩到远离预定航线的地方——却没有足够的火箭燃料返回。
让所有飞船像“一串珍珠”那样移动
解决办法不是让每艘航天器只顾自己的绕月路径,而是让所有航天器一起协调移动。通过共享数据并持续计算Gateway的位置,航天器可以保持一种“珍珠串”队形,让彼此始终处于安全距离。研究团队运行了数千次计算机模拟,把现实的导航误差、推进器推力不完美以及其他扰动都纳入了计算。
研究人员发现,为了保持航线稳定而稍微多消耗一些燃料,是值得的,因为轨道可预测性会明显提高。Davis说:“月球探索的未来,既取决于交通管理,也取决于火箭科学。”
建造Gateway太空港还需要几十年时间,但知道我们已经有一套太空交通管制系统的规划,还是让人安心。至于机上餐食和娱乐节目的质量如何,目前还没有任何消息。
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