ほぼ直線状のハロー軌道

軌道力学において、近直線ハロー軌道（NRHO）は、 2つの天体のうち小さい方の天体の近くを通過し、ほぼ安定した挙動を示すハロー軌道である。 ^{[1] 2022年に打ち上げられた}CAPSTONEミッションは、地球近傍空間でこのような軌道を使用する最初の宇宙船であり、この月中心軌道は将来の月探査ミッションの準備領域として計画されている。NASAが月の重力井戸の奥深くにあると特徴付ける低月軌道とは対照的に、NRHOは重力井戸の「端でバランスが取れている」と説明されている。^[2]

NRHOはL1 およびL2_ハローファミリーのサブセットです。^{[3]この軌道タイプは}_、太陽系内および太陽系外の 他の天体にも使用できます。

ハロー軌道は、 L ₁、 L ₂  、および L ₃ ラグランジュ点のいずれかに関連付けられた周期的な 3 次元軌道です。近似直線とは、軌道の一部のセグメントの曲率が同じ最大直径の楕円軌道の曲率よりも大きく、他のセグメントの曲率が同じ最大直径の楕円軌道の曲率よりも小さいことを意味します (最大直径は、軌道全体を含む最小の円の直径とします)。^[要出典]極端な場合、すべてのセグメントの曲率はゼロで、4 つの点の曲率は無限大です (つまり、多角形)。NRHO には少なくとも 2 つの他の物体 (たとえば、地球と月) が必要であるため、NRHO 軌道は重力力学における古典的な3 体問題に対する理論的解の 1 つです。3 つの物体のうち、1 つは質量が無視できるもの (宇宙船) とされます。

L _{1 点} と L ₂ 点に関連する NRHO 軌道には 4 つのファミリーがあり、北方向と南方向にそれぞれ 2 つずつあります。^{[4] [5]}低近月軌道はほぼ極性です。ほぼ安定しており、軌道維持に必要な人工推力を最小限に抑えます。

2022年までに、アドバンスド・スペース社はNASAのゲートウェイ前駆ミッションで飛行する12ユニットのキューブサットを製造した。CAPSTONE（Cislunar Autonomous Positioning System Technology Operations and Navigation Experiment）と名付けられたこの宇宙船は、2022年6月28日の打ち上げ後、2022年11月14日からNRHO月軌道で運用される最初の宇宙船となった。^{[6] [7]}ミッションの目的は、後に月面ゲートウェイ宇宙ステーション向けに計画されている計算された軌道安定性をテストおよび検証することであり、宇宙船はゲートウェイ向けに後に計画されているのと同一の軌道パラメータで飛行する。また、地上局に頼ることなく、 NASAの月面偵察衛星（LRO）に対する宇宙船の位置を測定するナビゲーションシステムのテストも行う。 ^[8]

NASA/JPLの月面フラッシュライトは、月の南極付近の水の探索を目的としたキューブサットで、ほぼ直線状のハロー軌道を使用する計画もあったが^[9]、衛星はNRHOに到達できなかった^{[10] 。}

2018年までにNASAは将来の月探査ミッションにほぼ直線状のハロー軌道の使用を検討し始めており^{[11] [12]} 、2020年までには地球-月L2NRHOがNASA月面ゲートウェイの計画軌道となった。ゲートウェイ軌道は9:2共振NRHO [13] で、_周期^は約7日で軌道離心率が高く、最接近時には月の北極から3,000キロメートル (1,900マイル) 以内に、南極からは70,000キロメートル (43,000マイル) 上空までステーションが接近する。^{[14] [15] [8]}

2020年にNASAは月面への有人アルテミス3号ミッションの計画を改良し、ルナゲートウェイへの依存を排除​​しながらも、オリオン宇宙船と月着陸船の軌道ランデブーのためのNRHOの使用計画を維持した。^[16]

• Howell, KC (1984). 「ほぼ直線状のハロー軌道」.天体力学. 32 (1): 29–52. Bibcode :1984CeMec..32...29H. doi :10.1007/BF01358402. S2CID  119855471.

• ゲートウェイの天使のようなハロー軌道（ビデオ）、ESA、2019年7月17日。計画されている月面ゲートウェイの軌道は、地球上の観測者から見ると、月の周りのハローのように見えます。