一、冷戰(zhàn)背景下人類航天的迅猛發(fā)展
1957年10月4日，蘇聯(lián)發(fā)射了世界上第一顆人造地球衛(wèi)星-衛(wèi)星1號（旅行者一號），打開了人類太空探索的大門。
世界上第一顆衛(wèi)星：衛(wèi)星一號
不到5個月后：
1958年1月31日，美國發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星-探險者1號，并第一次探測到了地球周圍的范艾倫輻射帶。
1961年4月12日，蘇聯(lián)宇航員加加林乘坐東方號飛船，成為第一位進(jìn)入太空的人，再一次刷新歷史，開啟了人類載人航天新征程。
蘇聯(lián)航天員加加林和返回后的東方號飛船
10個多月后：
1962年2月20日，格林乘坐美國載人飛船友誼7號升空，成為美國第一個進(jìn)入太空的人。
1969年7月20日，阿姆斯特朗和奧爾德林首次登陸月球，實現(xiàn)了“我的一小步，人類的一大步”。
首次登陸月球的阿姆斯特朗
1970年4月24日，中國發(fā)射了東方紅1號人造衛(wèi)星，比蘇聯(lián)晚不到13年。
二、人類航天進(jìn)入地球空間站時代
1971年4月19日，蘇聯(lián)用質(zhì)子號火箭成功發(fā)射了世界上第一座空間站——“禮炮1號”，它開辟了人類進(jìn)入太空生活的新階段。
禮炮一號
蘇聯(lián)的“禮炮1號”對美國產(chǎn)生了很大的刺激，于是馬上用阿波羅工程的剩余材料研制了一個名叫“天空實驗室”的空間站，并于1973年5月14日升空，稱為第二代空間站。
此后美國便“喜新厭舊”研制航天飛機(jī)去了。
蘇聯(lián)1986年開始建設(shè)第三代空間站，和平號空間站，2001年因無力維持而墜毀。
和平號空間站
國際空間站于1998年至2010年建設(shè)完成，原計劃服役到2030年。受俄烏戰(zhàn)爭影響，預(yù)計2024年前退役。
國際空間站
中國空間站于2021年至2022年建設(shè)完成。
中國天宮空間站
國際空間站退役后，美國的地球軌道空間站將交由民營公司開發(fā)和運營。
三、月球“門戶”空間站
美國將在月球軌道建設(shè)的Gateway空間站，又稱作門戶，是“阿爾忒彌斯計劃”的重要組成部分，“阿爾忒彌斯計劃”是美國從2017年開始實施的重返月球計劃，期望于2025年前人類重返月球，并長期有人居住，同時為2030年前人類登陸火星做準(zhǔn)備。
1 艙段組成
建成后的門戶重約40噸，包括動力和推進(jìn)單元（PPE）、居住和物流前哨（HALO）、國際居住艙（I-HAB）、用于太空行走的氣閘艙和機(jī)械臂等組成。其它飛行器如加注艙、物流運輸艙、人類著陸系統(tǒng)和獵戶座飛船將隨時訪問門戶空間站。
門戶月球軌道空間站
動力和推進(jìn)單元PPE是一個60千瓦的高功率太陽能電力推進(jìn)航天器，為門戶提供電力、高速通信和機(jī)動能力，比如姿態(tài)控制和軌道轉(zhuǎn)移。該項目由NASA主導(dǎo)。2019年，科羅拉多州的馬薩爾技術(shù)公司Maxar Technologies 與NASA簽署了一份3.75億美元的非固定合同，以開發(fā)和建造PPE。該模塊將使用太陽能電池板來產(chǎn)生為前哨基地供電所需的電能。
PPE和HALO的組合
居住和物流前哨HALO是宇航員訪問門戶的第一個乘員艙，主要目第是為來訪的宇航員前往月球表面的旅行提供基本的生命支持。它提供指揮，控制和數(shù)據(jù)處理，跟蹤和通信，能量儲存和配電，熱控制，環(huán)境控制和生命支持等。它有幾個對接?？慷丝冢糜谖磥淼牡皆L艙段以及科學(xué)和儲物空間HALO是仿照諾斯羅普·格魯曼公司現(xiàn)有的天鵝座貨物運輸載具設(shè)計的。HALO的直徑與天鵝座號相同，但它的長度為20英尺（6.1米），為了容納乘組人員，它將增加約3英尺（1米）。由NASA主導(dǎo)，諾斯羅普·格魯曼公司Northrop Grumman負(fù)責(zé)開發(fā)。這家總部位于弗吉尼亞州的公司于2021年7月與NASA敲定了一份9.35億美元的固定價格合同。
國際居住艙（I-HAB）
國際居住艙（I-HAB）：單一的 HALO 模塊無法為宇航員提供足夠的空間，需要建造額外的可居住模塊。加在一起，這兩個模塊將提供4414立方英尺（125立方米）的空間，大約相當(dāng)于一輛雙層巴士的體積，可以讓四名宇航員舒適地四處走動，可提供生命支持所需的所有額外設(shè)備，并保護(hù)免受微隕石撞擊和離開地球時存在的增加的輻射。（I-HAB）由歐洲航天局（ESA）意大利的泰雷茲阿萊尼亞空間（Thales Alenia Space）公司提供。日本航天局提供I-hab的居住部分和后勤補給。
外部機(jī)器人項目Canadarm3由加拿大提供，系統(tǒng)將包括一個28英尺長（8.5米）的手臂，一個更小、更靈活的手臂和一套可拆卸的工具。
氣閘艙airlock項目原計劃由俄羅斯負(fù)責(zé)開發(fā)，俄烏戰(zhàn)爭之后，看來需要尋找新的開發(fā)者了。
通信系統(tǒng)項目HLCS（Halo Lunar Communication System提供門戶和月球之間的通信，由ESA負(fù)責(zé)提供。
加注艙ERM提供燃料加注，將為門戶提供氙氣和化學(xué)推進(jìn)劑，它還將為月球著陸器和其他希望使用門戶（如火星旅行者）作為“星際加油站”的航天器加油。它將門戶的加油硬件與帶有窗戶的小型加壓隧道相結(jié)合，這些窗戶將像國際空間站沖天爐模塊上的窗戶一樣。窗戶將是宇航員去欣賞太空，地球，月球的地方，最重要的是，可以看到門戶附近機(jī)器人的任何操作。
ESA提供的通信系統(tǒng)項目HLCS和加油艙ERM統(tǒng)稱為Esprit (The European System Providing Refuelling, Infrastructure and Telecommunications)項目。
2、組裝建設(shè)
前期，NASA已將門戶的開發(fā)重點放在支持重返月球所需的關(guān)鍵模塊上：動力和推進(jìn)單元PPE，最小的居住和物流前哨HALO將最先組裝和發(fā)射。2021年2月，NASA選擇了SpaceX為PPE和HALO提供發(fā)射服務(wù)。兩個模塊將在地球上整合，于2024年11月后，采用獵鷹重型火箭在肯尼迪39A發(fā)射場發(fā)射。成本為 3.318 億美元。NASA估計，每一次載人阿耳特彌斯任務(wù)就將需要一次運載。SpaceX將需要將更多的加壓和非加壓貨物運輸?shù)角吧?。為此，SpaceX將在獵鷹重型火箭上發(fā)射其 Dragon XL 航天器。Dragon XL將是Dragon的更大版本，每次?？吭谠虑蜷T戶上6到12個月。根據(jù)SpaceX的說法，一艘 Dragon XL 將能夠運送超過5噸的貨物。
Gateway全圖
Gateway的建造是NASA發(fā)起的國際合作模式項目，因此，門戶事先定義了一系列國際深空互操作標(biāo)準(zhǔn)，形成了“即插即用”的基礎(chǔ)架構(gòu)。每個載人Artemis任務(wù)都會向Gateway提供一次物流服務(wù)，交付關(guān)鍵的加壓和非加壓貨物，包括食物、水、科學(xué)儀器和為月球表面探險提供的補給。宇航員一次最多可以占用 90天。
3、運行軌道
“門戶”運行在繞月軌道上，這是一條專門設(shè)計的圍繞拉格朗日點L2點運行的橢圓形軌道，又稱“準(zhǔn)直線暈軌道”。該軌道最大的特點是，最近時距離月球只有2900公里，最遠(yuǎn)時70000公里，近可登月遠(yuǎn)可離開，可謂“進(jìn)可攻退可守”。要抵達(dá)該軌道，必須在準(zhǔn)確的位置進(jìn)行4次軌道機(jī)動。如果飛船要訪問空間站，對飛船的發(fā)射日期也有特殊要求。
門戶的運行軌道
這條專門設(shè)計的軌道有以下好處：
一、借助門戶可以到達(dá)月球的任何一個地方；二，作為人類登陸火星及其它行星的跳板，可為前往更遙遠(yuǎn)目的地的宇航員提供避難所和物資儲備地；第三，為前往月球及其它行星的航天器提供中繼通信；第四，空間站本身可以作為科學(xué)研究的太空基地。
因此，門戶將是人類長期到達(dá)月球表面以及深空探索的中轉(zhuǎn)站，也是人類進(jìn)入深空的前哨站和太空港。
4、輻射防護(hù)
太陽物理學(xué)、輻射和太空天氣是在門戶上的優(yōu)先研究項目，第一批三個載荷是由歐空局提供的輻射傳感器陣列the European Radiation Sensors Array (ERSA))和內(nèi)部劑量計陣列（IDA）以及美國宇航局提供的太空天氣儀器組件 Heliophysics Environmental and Radiation Measurement Experiment Suite（HERMES）。
阿爾忒彌斯一號搭載的輻射測量模型
其中歐洲輻射傳感器陣列(ERSA)安裝在PPE外部，內(nèi)部劑量計陣列（IDA）安裝在HALO模塊內(nèi)部，分別用來測量軌道上的暴露輻射和居住艙內(nèi)的輻射，并進(jìn)行比較。美國宇航局空間太陽物理環(huán)境和輻射測量組件將監(jiān)測太陽粒子和太陽風(fēng)。這些儀器將為更好地保護(hù)進(jìn)入深空的探索者、實現(xiàn)可持續(xù)的月球操作，并成功完成首次載人火星任務(wù)做準(zhǔn)備。
太陽對地球周圍的輻射
四、結(jié)束語
門戶作為人類長期到達(dá)月球表面以及深空探索的中轉(zhuǎn)站和前哨站，對于方便任務(wù)實施和降低任務(wù)風(fēng)險都是不可或缺的重要組成部分；此外，其基于成果共享的商業(yè)化和國際聯(lián)盟運營模式對于激發(fā)人類的太空探索興趣、有效降低成本，從而實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展是至關(guān)重要的。
門戶的主要合作國家和組織
