“门户”月球轨道空间站是怎样建成的？

来源：Space Daily     

涵盖了来自国际合作伙伴元素的“门户”完整视图。对于可持续的月球探索来说，NASA与商业和国际合作伙伴共同建造的“门户”至关重要，它还将作为未来火星任务的样板。

在美国德克萨斯州休斯顿的美国航空航天局（NASA）约翰逊航天中心（Johnson Space Center），月球轨道平台“门户”（Lunar Orbital Platform-Gateway，LOP-G，又称“深空之门”）计划正在建造一个小型的、人工管理的绕月运行空间站，该空间站将为NASA的阿尔忒弥斯（Artemis）计划提供多种功能上的支持。“门户”与国际和商业合作伙伴建立了合作关系，支持在深空进行持续的探索和研究，包括为各种来访的航天器提供对接端口、为宇航员提供生活和工作的空间，以及用于研究太阳物理学、人类健康和生命科学等领域的科学平台。“门户”将成为未来几年开发支持月球和火星探索技术和能力的关键平台。

“门户”将是人类在月球轨道上的第一个空间站，用于支持NASA的深空探索计划，以及将宇航员送上月球的太空发射系统（Space Launch System，SLS）火箭、猎户座（Orion）飞船和载人着陆系统（Human Landing System，HLS）。

NASA将“门户”的开发重点放在了它的前两个元素，也就是动力与推进元件（Power and Propulsion Element，PPE）以及居住与后勤前哨（Habitation and Logistics Outpost，HALO）上，它们将在商业采购的运载火箭上一起发射。

动力与推进元件

动力与推进元件是一种功率高达60千瓦的太阳能电力推进航天器，将为“门户”提供动力、高速通信、姿态控制和轨道转移能力。

2019年5月，NASA选择了位于美国科罗拉多州威斯敏斯特的Maxar Technologies公司来开发和建造动力与推进元件。

动力与推进元件由位于美国俄亥俄州克利夫兰的NASA格伦研究中心（Glenn Research Center）管理。

居住与后勤前哨

居住与后勤前哨是宇航员在访问“门户”时将居住和进行研究的地方。加压生活区将为月球前哨提供指挥和控制系统，并为来访的航天器提供对接端口，例如NASA的猎户座飞船、月球着陆器和后勤补给飞船。居住与后勤前哨模块将作为“门户”整体的指挥、控制及电力分配的主心骨，它还将执行其他的核心功能，包括通过内部和外部有效载荷空间进行科学调查，以及与月球表面探险队进行通信。

居住与后勤前哨还将利用“门户”的国际合作伙伴的贡献，聚合额外的可居住单元以扩展“门户”的功能。在动力与推进元件太阳能电池阵列能被部署之前以及日食期间，日本宇宙航空研究开发机构（Japan Aerospace Exploration Agency，JAXA）提供的电池将为居住与后勤前哨供电。加拿大航天局（Canadian Space Agency）提供的机器人接口将承载有效载荷，并为加拿大机械臂-3（Canadaarm3）的操作提供基点。欧洲航天局（ESA）将提供一个月球通信系统，以实现月球表面和“门户”之间的高数据速率通信。

居住与后勤前哨由位于美国休斯顿的NASA约翰逊航天中心管理。诺斯罗普·格鲁曼公司（Northrop Grumman）在2020年获得了居住与后勤前哨的初步设计合同，而居住与后勤前哨的剩余内容则由NASA和诺斯罗普·格鲁曼公司于2021年7月签署合同最终确定。

“门户”科学

“门户”能让我们获得在地球表面或地球轨道上无法拍到的地球、太阳、月球和太空扩展视图，为地球科学、太阳物理学、月球和行星科学、生命科学、天体物理学和基础物理学研究提供独特的选择。

“门户”的前三个科学仪器已经选定。其中两个，也就是太阳物理学环境与辐射测量实验套件（Heliophysics Environmental and Radiation Measurement Experiment Suite，HERMES）和欧洲辐射传感器阵列（European Radiation Sensors Array，ERSA），将飞出“门户”，以监测太阳的辐射环境和太空天气。由NASA戈达德航天中心（Goddard Space Flight Center）领导的HERMES将监测对太阳科学研究至关重要的低能太阳粒子，包括太阳风。由ESA领导的ERSA将监测更高能量的辐射，侧重点则是太空天气。

内部剂量计阵列（Internal Dosimeter Array，IDA）将在居住与后勤前哨内飞行，以研究辐射屏蔽效应，并对癌症、心血管和中枢神经系统效应的辐射物理模型进行改进，帮助评估宇航员在探索任务中的风险。IDA由ESA建造，上面的其他科学仪器则来自JAXA。

初次启动

2021年2月，NASA选择SpaceX为动力与推进元件和居住与后勤前哨一体化航天器提供发射服务。在地球上整合后，动力与推进元件和居住与后勤前哨计划最早于2024年11月在肯尼迪航天中心（Kennedy Space Center）39A发射场，搭载猎鹰重型火箭（Falcon Heavy）一起发射。

“门户”的未来

当宇航员准备登月任务时，他们将需要加压和非加压货物、科学实验和样品收集材料等关键用品的运送。2020年3月，NASA宣布SpaceX成为美国第一家根据“门户”后勤服务（Gateway Logistics Services）合同向“门户”运送货物和其他物资的商业供应商。每个前往“门户”的阿尔忒弥斯载人任务预计都将提供一次后勤服务。

“门户”深空后勤办公室（Gateway Deep Space Logistics Office）位于美国佛罗里达州的NASA肯尼迪航天中心。

“门户”国际合作伙伴将为“门户”空间站做出重要贡献，包括先进的外部机器人、额外的居住空间和燃料添加能力。

欧洲航天局

2020年10月，ESA与NASA签署了一项协议，以提供居住舱和加燃料舱，增强与“门户”的月球通信以及另外两个猎户座服务舱。

ESA提供的国际居住舱（International Habitation module，I-HAB）将增强“门户”在科学研究、生命支持系统和宇航员生活区的功能，这些功能可实现更长持续时间的载人“门户”任务。

欧洲燃料舱还将包括宇航员的观察窗。

增强型月球通信模块将在发射前与居住与后勤前哨模块集成在一起，并在“门户”和月球表面元件之间提供高速通信中继。

加拿大航天局

2020年12月，加拿大与NASA签署协议，参与“门户”的建设并提供先进的外部机器人技术。

CSA提供的外部机器人系统包括用于“门户”的下一代机械臂，加拿大机械臂-3。加拿大机械臂-3将以端到端移动的形式前去“门户”外部的许多位置，其锚定的“手”将插入专门设计的接口。

CSA还将为“门户”模块提供机器人接口，这些借口将允许有效载荷的安装，包括安装在“门户”首批元件上的前两个科学仪器。

日本宇宙航空研究开发机构

2020年12月，日本与NASA敲定了一项协议，为“门户”的国际居住舱提供多项功能，这将成为“门户”生命支持能力的核心，以及在阿尔忒弥斯任务期间宇航员生活、工作和进行研究的额外空间。

JAXA的计划贡献包括国际居住舱的环境控制和生命支持系统、电池、热控制和图像组件，这些组件将在发射前由ESA集成到居住舱中。这些能力对于载人和非载人期间持续的“门户”操作至关重要。

参考来源：

[1] https://www./gateway/overview

[2] https://www./watch?v=Pme6SrG_-ZA