Wird die NASA Astronauten in eine polare Mondumlaufbahn bringen? Wenn das so ist, wie?

Wird die NASA Astronauten in eine polare Mondumlaufbahn bringen?

Ja, aber es ist ein bisschen kompliziert.

Wenn das so ist, wie?

Der aktuelle Plan sieht keinen Apollo-ähnlichen Start von der Erdumlaufbahn in die Mondumlaufbahn vor, der in einer Landung aus dieser Umlaufbahn gipfelt.

Stattdessen ist geplant, eine Besatzung von der Erde mit dem Space Launch System zum Lunar Gateway zu bringen, einer Art Mini-Raumstation, die sich in einer „nahezu geradlinigen Halo-Umlaufbahn “ befinden wird.

Demnach soll bereits ein „Landesystem“ am Gateway angedockt sein. Das Landesystem wird dreiteilig sein: "ein Transferfahrzeug, um den Lander vom Gateway in eine niedrige Mondumlaufbahn zu bringen, eine Abstiegsstufe, um an die Oberfläche zu gelangen, und eine Aufstiegsstufe, um direkt zum Gateway zurückzukehren."

Da die Landung am Südpol geplant ist, wird diese Umlaufbahn notwendigerweise polar sein, aber sie wird von der Halo-Umlaufbahn des Gateways dorthin übertragen, nicht von der Erde.

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Ich schreibe diese Antwort hauptsächlich, um zu versuchen, offensichtliche Missverständnisse darüber auszuräumen, was in der Frage selbst und in der anderen Antwort geplant ist, nicht weil ich detaillierte Kenntnisse über die beteiligten Umlaufbahnen habe.

In Bezug auf die Frage "Gibt es eine leicht modifizierte Flugbahn mit freier Rückkehr ..." weiß ich nicht (ich weiß, dass dies eine seltsame Art ist, eine Antwort zu beginnen, aber ertrage es mit mir). Das Erreichen der polaren Mondumlaufbahn wird nicht einfacher, wenn man in der polaren Erdumlaufbahn beginnt, das ist übertrieben.

Sie müssen im Grunde über die Pole des Mondes fliegen. Angesichts der Größe und Entfernung des Mondes bedeutet dies, dass dies mit einer relativ geringen Neigung der Erdumlaufbahn erreicht werden kann, etwas wahrscheinlich weniger als ein paar Grad geneigt in Bezug auf die Umlaufbahn des Mondes, wahrscheinlich niedriger. Es dreht sich alles um Winkel – die Winkelgröße des Mondes ist klein und die Entfernung groß, wenn Sie also nur ein wenig geneigt sind, dann wird Ihre Umlaufbahn über die Entfernung zum Mond hinweg über die Pole gehen.

Das Durchführen eines Ebenenwechsels in der Umlaufbahn ist unerschwinglich teuer, egal welchen Körper Sie umkreisen. Eine Änderung um nur wenige Grad in einer niedrigen Erdumlaufbahn würde mehrere hundert m / s von Delta v erfordern. In einer Mondumlaufbahn von äquatorial zu polar zu wechseln, wäre verrückt (ich kann keine gute Zahl finden, aber hier gibt es eine Gleichung Sie werden wahrscheinlich feststellen, dass der überwiegende Teil des Delta-V-Budgets einer Mission durch den Flugzeugwechsel in Anspruch genommen würde.

Die NASA hat solche Umlaufbahnen ausgiebig untersucht, da Kartierungssatelliten am besten in solchen Umlaufbahnen platziert werden, um so viel Oberflächenabdeckung wie möglich zu erhalten. Hier ist eine Flugbahnstudie der NASA genau zu diesem Thema – niedrige Energieübertragungen.

Ob eine polare Flugbahn mit freier Rückkehr existiert oder nicht, ist eine interessante Frage. Ich vermute stark nein, aber ich bin froh, hier bewiesen zu werden, dass ich falsch liege. Eine freie Rückkehr im Sinne einer Rückkehr zur Oberfläche ohne Verbrauch von Treibstoff würde eine kleine Gravitationsunterstützung des Mondes erfordern, was für eine rein polare Umlaufbahn nicht möglich ist. Vielleicht ist eine etwas weniger als polare Umlaufbahn möglich, bei der eine kleine Geschwindigkeitsänderung in der Ebene auftreten kann, also zitieren Sie mich noch nicht über die Unmöglichkeit einer solchen Umlaufbahn.