该航天器可以定期往返月球运送宇航员和物资

多个航天机构计划在未来几年内将宇航员送上月球，其长期目标是在月球上建立永久的人类存在。 这包括美国宇航局 阿尔忒弥斯计划其目标是在本十年末建立“可持续月球探索和开发计划”。 还有一位中国俄罗斯选手 国际月球研究站 （ILRS）将在“月球表面和/或轨道上”创建一系列设施，以实现有利可图的研究。

除了这些由政府机构主导的计划外，还有许多公司和非政府组织希望定期前往月球，或进行“月球旅游”和采矿，或进行建设。月亮国际村这将作为精神继承者 国际空间站 （国际空间站）。 这些计划将需要在未来十年内在地球和月球之间运输大量货物，这并不是一件容易的事。 为了解决这个问题，美国/英国研究人员团队最近发布了 研究论文 关于地球和月球之间旅行的最佳轨迹。

该团队由名誉教授组成 托马斯·卡特 从 东康涅狄格州立大学 数学科学教授 迈耶霍米 从 伍斯特理工学院。 对于他们的研究， 印前 卡特和霍米研究了航天飞机如何将物资运送到月球前哨站并运载从月球表面开采的资源，这些资料可以在网上找到。 根据他们的计算，他们得出结论，将航天飞机置于椭圆轨道并降低推力需求的轨迹将是最佳的。

在太空竞赛期间，美国宇航局和苏联太空计划都依靠自由返回轨迹将任务发送到月球。 这包括利用月球重力进行八字形机动，从而使航天器以最小的轨道修改返回家园（减少所需的燃料量）。 阿耳忒弥斯任务的轨道将与阿波罗前身的轨道相似，因为它们也将执行“8”字形飞行，最终“溅落”到海洋中。

换句话说，这些任务将是单程旅行。 但除了将宇航员送回月球、组装月球门户以及在月球表面建立阿尔忒弥斯基地营之外，长期目标是利用阿尔忒弥斯基础设施在月球上建立人类永久存在。 还需要保持成本效益，这使得从地面向月球发射重型有效载荷变得无效。 正如合著者霍米教授通过电子邮件向《今日宇宙》解释的那样，他们的提议设想了一架绕地球和月球运行的航天飞机：

“之一 [the ISS’] 这些“功能”是避免向近地轨道发送大量有效载荷。 相反，我们向宇航员发送装有补给品和替换品的“胶囊”。 去完成 [lunar settlements] 以最低的成本，我们需要类似于国际空间站但绕地球和月球运行的东西。 这架航天飞机永远不会降落在地球或月球上。 当它靠近地球时，来自地球的胶囊会粘附在它上面，同样，当它靠近月球时，来自月球的胶囊也会粘附在它上面。 这将避免从地球或月球上提升大量负载的需要，并且这将节省大量资金和资源。”

然而，航天飞机需要发动机和推进剂来使航天飞机保持在轨道上，因为它会受到重力扰动（来自地球、月球和太阳）。 虽然航天飞机不需要摆脱地球引力所需的大型推进器和油箱，但发动机和燃料会增加任务的大量质量，从而增加成本。 为了解决这个问题，霍米和卡特考虑了一些机动措施，既可以减少燃料消耗，又可以让航天飞机在合理的时间内绕地月系统运行。

“我们获得结果的过程是根据地球和月球（以及太阳）影响航天飞机轨道的引力来开发适当的数学模型，”霍米说。 考虑到这一点，他们认为近日点靠近地球、远地点位于月球之外的圆形椭圆轨道将是最佳路径。 航向修正只需要最小的推力，消除平面外太阳引力效应，通过确保轨道偏心率保持接近零可以进一步减少这种效应。

霍米说，这种类型的航天飞机和轨道对于任何建立永久人类的计划都是必要的。
在月球上，但也可能导致地月经济的繁荣：

目前，有计划在月球表面建立永久性“前哨基地”。 这个前哨站需要来自地球的补给才能正常运转（食物、医疗计算机、机器人零件等）以及替代宇航员的机制。 同时，它将把地球上非常缺乏的元素（例如氦3）带回地球，根据所有理论计算，这些元素是聚变反应堆的燃料。

有签名 美国商业航天发射竞争力法案 2015年和 美国商业航天发射竞争力法案 2020年，美国政府明确表示，月球上的商业活动将包括资源开采。 除了确保矿产资源（例如对电子和数字设备至关重要的稀土金属）之外，科学家们还梦想着有一天，月球上的氦 3 来源能够派上用场，因为它将允许核聚变的广泛使用反应堆来满足我们的能源需求。 霍米和卡特在他们的研究中提出了一个警告，称他们的结果需要进一步的测试和验证。 如中所述 结论：

“应该可以设计一种控制系统，使航天器返回指定轨道，以补偿分析中未考虑到的扰动。也许有人会猜测，航天飞机的圆形轨道提供了推力方面的最佳轨道。但该轨道具有最大长度的路径。由此可见，本文获得的结果虽然可能“直观上显而易见”，但不一定是显而易见的”。

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