Warum wird für LOP-G (früher bekannt als Deep Space Gateway) eine nahezu geradlinige Halo-Umlaufbahn vorgeschlagen?

Tatsächlich sind sie die bevorzugte Option unter anderen Staging-Orbits, da mehrere Faktoren analysiert werden:

ZUGANG ZUR ERDE:

Es wurde eine Studie durchgeführt, die die Leistung von NASA SLS und Orion berücksichtigte. Da SLS Orion auf eine transmondale Flugbahn bringt, muss das Orion-Fahrzeug Orbitalmanöver durchführen, um eine Umlaufbahn in der Nähe des Mondes zu erreichen, so dass der begrenzende Faktor die Begrenzung der Treibstoffladung von Orion sein wird. Dies erschwert den Zugang zu niedrigen Mondumlaufbahnen seit einem geschätzten Budget von$\Delta V$=1250 m/s muss für das Ein- und Ausfahren aus der Umlaufbahn ausreichen.

Bei der Analyse der vorherigen Einschränkung wurden Mondkepler-Umlaufbahnen zwar für einige Epochen erschwinglich, aber verworfen, da sie für einen kontinuierlichen Zugang problematisch waren. Dies reduziert die Kandidaten auf Umlaufbahnen innerhalb des eingeschränkten 3-Körper-Modells: nominelle L1/L2-Halos (637-811 m/s), nahezu geradlinige Halo-Umlaufbahn (NRO) (751-840 m/s) und entfernte rückläufige Umlaufbahn (DRO ) (841–957 m/s).

ZUGANG ZUR MONDFLÄCHE

Diese Metrik misst nur den Transfer des Landers, der sich auf der Staging-Umlaufbahn befindet, in eine niedrige Mondumlaufbahn (LLO) (die Kosten für den Abstieg und Aufstieg von der Mondoberfläche zum LLO werden als konstant angenommen). Außerdem sollte die Transferzeit für die Besatzung angemessen sein.

Offensichtlich wären die bevorzugten Staging-Umlaufbahnen bei dieser Überlegung Kepler-Umlaufbahnen in der Nähe des Mondes, aber sie wurden vom Erdzugang verworfen. Es ist unschwer zu erkennen, dass die NRO unter den Kandidaten für die Umlaufbahnen des 3-Körper-Modells die beste Metrik in Bezug auf liefert$\Delta V$und Zeit, wenn ein polarer LLO gewählt wird (beachten Sie, dass polare Umlaufbahnen den globalen Oberflächenzugriff garantieren, während die erforderliche Zeit gewartet wird).

WEITERE ÜBERLEGUNGEN

Unter Berücksichtigung der Positionserhaltung war für alle analysierten Umlaufbahnen das \Delta V-Budget pro Jahr erschwinglich (<10 m/s), sodass dies kein entscheidender Faktor war.

Bei der Berücksichtigung der Kommunikation zur Erde erhalten 3-Körper-Problemumlaufbahnen einen weiteren Punkt dafür, da eine direkte Sichtlinie mit der Erde jederzeit verfügbar ist. Die Kommunikation mit dem Mond war (prozentual) am günstigsten mit NRO- und L2-Umlaufbahnen, obwohl sie einen Pol oder eine Seite bevorzugten.

Eine weitere vorläufige Analyse wurde mit thermischer Umgebung durchgeführt, die ebenfalls 3-Körper-Problemumlaufbahnen begünstigte, aber sie war überhaupt nicht schlüssig.

FAZIT

Der Staging-Orbit-Zugang von der Erde mit dem Orion-Modul verwarf alle Mond-Kepler-Orbits. Unter den betrachteten 3-Körper-Problemorbits erhielt der NRO-Orbit die meisten Punkte.

Meine Antwort basiert ausschließlich auf diesem netten Artikel zu diesem Thema: https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20150019648.pdf