本文作者:天疆说
NASA
NASA 是美国的民用航天机构,其阿尔忒弥斯计划以载人重返月球并建设 Gateway 空间站为核心目标,NRHO 部署与月面着陆体系是当前地月基建的主线之一。下属的 JPL 长期维护行星历表等深空导航基础设施,支撑全球月球与深空任务的轨道设计。本页从月面生物科学、地月空间交通管理与行星历表三个方向梳理其代表性工作。
阿尔忒弥斯与月面生物科学
BioSentinel 是首个进入深空的生物立方星,2022 年 11 月 16 日由 NASA 的 Artemis I 火箭部署,是随行十枚 6U 立方星之一。它搭载微流控生物传感系统与空间辐射探测器两类载荷,在深空辐射环境中支持并测量酵母细胞的生长与代谢活性,为后续载人深空探测的辐射风险表征积累数据 [296]。在此基础上,NASA 于 2022 年授出 LEIA 任务,即 Lunar Explorer Instrument for space biology Applications,这是 NASA 自 1972 年以来首个在月面开展的生物学任务,计划不早于 2027 年由商业月面着陆器送抵月面。LEIA 以酿酒酵母为研究对象,考察月面环境对 DNA 损伤与应激响应机制以及抗氧化物合成生物生产的影响,科学载荷包括具备微生物生长支持能力的微流控系统、带电粒子能谱仪与小型快中子探测器 [290]。从环月深空的 BioSentinel 到月面的 LEIA,NASA 正在阿尔忒弥斯框架内搭建贯通深空与月面的生物实验链条。
Gateway 与地月空间交通管理
Gateway 空间站运行于地月近直线晕轨道,是阿尔忒弥斯任务序列中 Orion 载人飞船、后勤模块与载人着陆器的交会枢纽,单次任务即需多个航天器协同运行。Davis 等总结了各类访问飞行器在该轨道中的驻留场景,研究轨道维持与驻留策略,以保障多航天器常态化运行下的乘组安全与任务成功,是地月空间交通管理方向的基础性工作 [206]。
行星历表与深空导航
JPL 维护的行星历表是全球深空任务设计的基础设施,DE421 历表给出月球轨道、物理天平动与月面坐标,至今仍是大量地月任务轨道设计的基础参考 [399]。国内学者对 JPL 行星历表的发展与精度进行了系统比较,基于 DE405、DE421、DE430 与 DE440 计算各大行星位置精度与月球地心位置速度精度,并分析历表对月球探测器惯性系与月固系坐标转换的影响,给出 DE421 月球地心位置精度 1.5 m 的评估结论,建议月球探测器导航及相关任务采用 DE430 或 DE440 [63]。
