【月之门】“月球之门”仪器，为阿耳特弥斯宇航员提供天气预报

文章简介：宇航员如何从太空获取天气信息？月球网关仪器可以解决宇宙天气预报的难题，它将利用电离辐射测量方式突破难关。

无论人们去哪里旅行，他们在出发前想要知道的第一件事都是，天气将是怎样的。对于执行登月任务的阿尔特弥斯卫星宇航员来说，NASA的HERMES和ESA的ERSA两套空间气象仪器将提供早期预报。这里的天气指的是带电的亚原子粒子和电磁场穿越太阳系。

这组工具是以希腊神话中阿尔特弥斯的两个同父异母的兄弟姐妹——露女神厄莎和奥林波斯山众神的信使HERMES的名字命名的，在发射前有两个组件:动力和推进元件以及居住和后勤的前哨站，将被预装在着陆器上。这两套仪器将在宇航员到达之前开始监测月球辐射环境并返回数据。

这是艺术家对网关动力和推进元素(PPE)、居住和后勤基地(HALO)的概念设计，它们位于环月轨道上。图片右侧的金色舱展示了HERMES的有效载荷。ERSA的有效载荷是它下面的银色舱。

来源:美国国家航空航天局

美国国家航空航天局（NASA）和欧洲航天局(ESA)加强了数十年的太空合作，正在各自建造一套仪器，用于监测深空天气并向地球报告数据。每个机构都能够利用这个机会，通过充分利用到2022年年中交付的足够成熟的技术，利用Gateway进行科学研究——Gateway首次实现于2019年底。这两个互补的迷你气象站将分别工作，ERSA将监测高能空间辐射，重点是保护宇航员，而HERMES则监测对科学研究至关重要的意义。

在太阳能的海洋里游泳

磁层(黑暗区域)的拍动，使月球暴露在太阳风中的带电粒子(黄橙色)的艺术想象图。Gateway绕月的轨道，即近乎直线的光环轨道，将短暂地穿过地球磁层的细长末端。

来源:E. Masongsong, UCLA EPSS。

夜空可能看起来又黑又空，但我们是在一个高能量粒子的海洋里“游泳”，这些粒子在电场和磁场中飞行。电子和离子以超过每小时100万英里的速度加速，偶尔的太阳风暴爆炸将它们推向接近光速的速度。这些粒子流，或者说太阳的微粒，就是太阳风。

地球磁场在太空中延伸约6万英里，保护着我们和国际空间站上的宇航员。当月球绕地球运行时，它穿过地球长长的磁尾，这是地球磁场的一部分，地球磁场被太阳风吹回的部分就像风向袋一样。然而，Gateway只有四分之一的时间在这个磁场内，因此它提供了直接测量太阳风和太阳辐射的研究机会。

HERMES

NASA HERMES仪器套件的模型图。这四种仪器与“冰盒”(仪器控制电子盒)和“SWEM”(太阳风电子阿尔法和质子电子模块)一起展示。

来源:美国国家航空航天局

HERMES【HERMES】(Heliophysics Environmental and Radiation Measurement Experiment Suite)是“太阳物理环境与辐射测量实验装置”(Heliophysics Environmental and Radiation Measurement Experiment Suite)的缩写，它将对磁尾深处所发生的情况进行一窥，使美国国家航空航天局(NASA)能够将其观测结果与忒弥斯(THEMIS)五艘航天器中的两艘进行比较。忒弥斯是一对月球轨道飞行器，携带一些与HERMES类似的仪器。拥有同时从不同位置的三套仪器上收集数据的能力，将为建立太阳风随时间变化的数据提供技术支持。

HERMES将测量低能量辐射，这将会考虑到宇航员的安全，但它的首要目标是科学探测。

“深空环境很恶劣，但通过了解太空天气和太阳活动，我们可以适当地减轻对宇航员和硬件的风险，”雅各布·布莱彻说，他是美国宇航局人类探索和操作任务理事会的首席探索科学家。“HERMES和ERSA是科学和探索之间协同作用的完美例子。”

HERMES由美国宇航局戈达德太空飞行中心领导，该中心位于马里兰州绿带市。它由安装在一个平台上的四个仪器组成:测量Gateway周围磁场的磁强计，测量离子和电子的小型电子质子望远镜(或称MERiT);电子静电分析仪，简称EEA，用于测量组成大部分太阳风的低能量电子，以及太阳探测离子分析仪，简称SPAN-I，用于测量质子和离子，包括氧气。磁强计、MERiT和EEA由戈达德提供;SPAN-I建造于加州大学伯克利分校。

ERSA

欧洲辐射传感器阵列(ERSA)将研究太阳风对宇航员及其设备的影响。ERSA配备了五种仪器，测量来自太阳的高能粒子、银河宇宙射线、中子、离子和入口周围的磁场。测量这些粒子可以让我们了解太阳系的辐射物理，并了解辐射对人类宇航员及其硬件构成的风险。

“如果我们想了解宇航员将面临的潜在危险以及如何应对，那么了解月球周围和月球入口不断变化的辐射环境是很重要的。”它还有助于我们理解和预测地月系统的空间天气，”欧洲航天局探索科学协调员詹姆斯·卡彭特说。

包括在套件的影响是组成的空间辐射，或ICARE-NG仪器，测量电离辐射，可以产生短暂的尖峰电压，可以使电子短路。另一种仪器是欧洲放射性剂量计，测量辐射在活组织中沉积的能量，以了解人类的辐射暴露情况。

HERMES和ERSA的测量都是在辐射已经到达的时候进行的。但从长远来看，这些测量结果将帮助美国宇航局和欧洲航天局改进他们的太空天气模型，以便更好地预测这些辐射何时会从太阳发出，从而在未来提供更好的先进预警。

Gateway是Artemis项目的重要组成部分。通过Artemis，美国宇航局及其合作伙伴将学会在月球上和月球周围生活、工作和进行科学研究，在地球最近的邻居创造一个持久的人类机器人存在。在月球上，我们将学习如何在其他世界繁荣发展，为人类下一次去火星的伟大航行做准备。

作者: nasa

FY: 常skybridge

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