“美国今天面临的挑战决定了人类明天的命运。当我们离开月球时……我们来的时候就离开,上帝保佑,我们会带着全人类的和平与希望回来。”1972年12月14日,宇航员吉恩·塞尔南在月球上说的最后一句话


近50年前,当吉恩·塞尔南和哈里森·“杰克”·施密特在阿波罗17号任务结束时登上登月舱时,它标志着一个时代的结束。几天后,阿波罗17号的宇航员将在太平洋上溅落,标志着人类在可预见的未来结束在月球上的存在。随着1981年第一架航天飞机的发射,开启了太空探索的新时代。航天飞机项目有它自己的一系列胜利,特别是哈勃太空望远镜的发射和随后的维修。但是,通过载人任务(包括重返月球)来追求所谓的深空探索似乎并不迫在眉睫,取而代之的是一系列涉及深空无人探测器和近地载人任务的任务。

2017年,随着美国宇航局阿尔忒弥斯计划的正式公布,人类重返月球的想法再次出现。在神话中,阿尔忒弥斯是阿波罗的孪生妹妹。正如该计划的名字所暗示的那样,阿尔忒弥斯的主要目标是再次看到人类登上月球表面,包括第一位女性和第一位有色人种。美国宇航局认为,阿尔忒弥斯是深空探索的一个巨大转变,连同随后的任务,将以远远超出月球表面的成就达到高潮:将人类降落在火星表面。

但首先是月球,为了重返月球,美国宇航局正在开发一系列雄心勃勃的组件,旨在扩大对月球表面的探索。它被称为“门户”,一位圣母大学的校友正在帮助这个月球前哨站离开地面。

Jon Olansen
Jon Olansen博士拥有圣母大学航空航天工程学士学位和机械工程硕士学位,是Gateway的HALO经理。

“‘门户’号是持续探索顺月空间的基石,包括进入月球表面,”87届89届硕士、‘门户’号HALO项目部分的生产经理乔恩·奥兰森博士说。“它建立了一个永久的存在,你可以让宇航员把空间站作为一个家外之家来进行九博体育研究和开发活动。它使宇航员能够在月球表面停留更长时间,甚至可以多次飞往月球表面。”

奥兰森的团队正在努力创建门户的初始组件。第一个可居住模块被称为居住和后勤前哨(HALO)。HALO模块为“门户”前哨站的指挥控制和电力分配提供支柱,以及其他核心功能,包括机组人员生活和工作空间、科学调查和与月球表面探险队的通信。HALO配备了三个对接端口,将人类着陆器、物流车辆、加油系统和一个扩展端口与欧洲国际栖息地连接在一起。该团队还致力于将HALO模块与由NASA格伦九博体育研究中心开发的动力和推进元件(PPE)集成,该元件将提供所有车辆的发电和动态控制。

HALO和PPE将一起成为首批发射到太空的“门户”组件,由SpaceX公司的猎鹰重型火箭运载。这是NASA为完成该项目而形成的一系列强有力的合作的一个例子。加拿大航天局、欧洲航天局和日本宇宙航空九博体育研究开发机构组成国际联盟,与诺斯罗普·格鲁曼公司、Maxar技术公司等私营公司合作,建立完整的网关前哨站。HALO将整合这些国际合作伙伴的关键组件,并将启动深空天气实验。建成后,它将拥有实验室空间、物流和货物补给中心、加油系统和对接月球着陆器的能力。HALO和PPE还提供了一套强大的通信资产,使月球上的机组人员和航天器能够与地面上的控制器进行对话,并将高清晰度视频从表面传回地球。HALO和PPE模块将由Olansen的团队在地球上集成,并计划于2024年底在SpaceX猎鹰重型火箭上发射。联合堆栈将使用PPE上的太阳能电力推进(SEP)系统花费长达一年的时间运输到月球轨道。

The Gateway Concept Spaceship rendering surrounded by space, the moon to the left.
门户概念

1. ESA |猎户座服务舱

2. NASA b|猎户座太空舱

3. ESA/JAXA |国际居住模块

4. NASA/JAXA |后勤补给

5. CSA ASC |机器人公司

6. NASA b|载人着陆器系统

7. ESA | Esprit加油机

8. NASA b|动力和推进元件

9. NASA |居住和后勤前哨

国际上开发的绕行星运行的装置无疑会与国际空间站相比较,但奥兰森指出,两者之间存在着关键的区别。

“国际空间站一直是人类的奇迹,”他说。“我们能够做的九博体育研究数量,多个国家参与这项工程壮举的能力,以及我们从中获得的科学知识,都是令人难以置信的。但它在近地轨道运行。它离地球表面有几百英里。

“所有的太空飞行都很难。这需要付出很多努力,而且有风险。但是我们能够正常往返于国际空间站。当你谈到在顺月空间中,将船员和货物送到那里需要更多的能量。”

从这个角度来看,国际空间站在地球上空大约254英里的轨道上运行,大约是从纽约曼哈顿到新罕布什尔州朴茨茅斯的距离,奥兰森在进入巴黎圣母院之前住在那里。(他的父亲曾驻扎在皮斯空军基地。)“门户”号将绕月球运行,距离月球约23.8万英里。在这相当远的距离上,为重复执行任务所需要的努力进行规划,是NASA计算如何使用“门户”的核心。在今年的大部分时间里,它将无人驾驶,奥兰森的团队正在九博体育研究如何在这段时间内保持运行,以进行正在进行的科学实验。然而,一旦建立起来,它将使美国宇航局及其国际合作伙伴有能力在任务目的地附近储存货物和物资。“门户”将作为一个航路点,最终减少每艘飞船的燃料消耗,从而减少在月球表面执行多项任务所需的总能量。

奥兰森说:“这又回到了建立盖特威的根本目的。”“这就是建立空间站的基本原理:它可以实现持续的探索,并有能力将太空探索的所有基本方面——设备、移动单元、所有这些部件——带到那里,以备将来使用。”

“我们很幸运,能够做我们所做的事情。——jon Olansen, 1987年硕士89年

猎户座与门户对接的概念图。

The Gateway in lunar orbit surrounded by stars, the moon is in the distance.
The Orion Capsule is detached from the Gateway and orbits near by.

因此,在月球表面进行实验和采集样本的时间可以大大延长。作为阿波罗17号的一部分,塞尔南和施密特在月球表面呆了三天;Olansen说,未来使用Gateway的月球任务可能持续长达几个月,宇航员可能会从Gateway多次前往月球表面。奥兰森说,这个模型也可以用于更深入的太空探索。

Gateway也正处于流行文化的一个拐点。《为了全人类》(2019年)和《正确的东西》(2020年)等系列,以及《第一个人》(2018年)等故事片,结合了广为人知的现实世界的发现,似乎重新点燃了公众对太空探索的想象力。奥兰森也感受到了这种日益增长的兴趣。

“在这个社交媒体和连续新闻周期的时代,似乎有一个非常频繁和引人入胜的太空相关信息来源,”他说。“似乎在我们国家,人们也越来越意识到太空探索的好处,无论是科学发现还是我们在执行这些任务过程中取得的技术进步,这些进步都可以用来改善我们在地球上的日常生活。我在很多不同的学校或会议上做了很多演讲,你确实能感觉到人们对太空探索的兴趣和理解有所上升。

“为了保持远见,我经常提醒我的团队,我们是幸运的,能够做我们所做的事情,”奥兰森说。

“我管理项目和团队,圣母院强化了我带给这些团队文化的一些价值观。”

奥兰森自己对太空探索的兴趣可以追溯到高中时代。在选择大学的时候,他被巴黎圣母院的优势所吸引,因为它是当时为数不多的航空航天工程专业之一。以至于大学是他唯一申请的学校。直到开学前一周,他才来到学校,成为一名新的非洲军事训练中心学员。他把自己在这里的经历归功于培养了在Gateway这样的项目中担任角色的能力,在他上学的时候,这看起来更像是流行文化幻想,而不是职业现实。他说,在巴黎圣母院的经历中,他学到的一个关键是如何思考问题,这是他在职业生涯早期在美国宇航局任务控制中心担任航天飞机飞行控制器时运用的一项技能,并磨练了美国宇航局其他飞行系统的开发,如墨菲斯着陆器和猎户座样板机组模块,用于上升Abort 2 (2a -2)飞行测试,包括担任那次发射的主任。

“另一个要点是价值观的重要性,”奥兰森说。“随着我在NASA担任更高级的职位,这篇文章越来越多地出现。我有幸管理项目和领导团队,圣母院帮助塑造和强化了我带给这些团队文化的价值观。从正直到坚持到尊重——这些听起来像是软技能,但在我看来,管理一个团队——真正把一个团队团结起来并领导这个团队——需要一些我在巴黎圣母院发展起来的基本价值观。

“在美国宇航局约翰逊航天中心,我很幸运地与我们中的一些人一起工作了这么多年。我们仍然会聚在一起度过快乐时光,无论是高级项目经理还是一两年刚入职的人。作为一名圣母院校友,我们都很珍惜那里的社区和友情。”