问题——深空探测迈向常态化,迫切需要“可驻留、可补给、可组装、可联通”的中转节点。 随着我国载人航天、探月工程持续推进,任务半径从近地轨道拓展至月球及更远深空。传统“地球直飞—任务结束即返航”的方式,窗口约束强、成本高、冗余大,一旦遇到故障处置空间有限。业界普遍认为,建设位于地月之间、可提供停靠补给、检修维护、在轨组装与信息中继等能力的地月空间基础设施,是降低系统性风险、提升任务复用效率、支撑跨阶段探测的关键一环。 原因——地月空间成为战略要冲,DRO轨道提供“稳定平台+低能耗通道”。 地月空间连接近地与月球、深空,是未来几十年最具开发潜力的“新高地”。在多种轨道方案中,DRO(远距离逆行轨道)因相对稳定、维持轨道所需能耗较低、几何位置利于覆盖地月区域而受到关注。但进入并稳定运行在该轨道并不容易:航天器需在近地轨道多次变轨,叠加利用月球引力开展能量转换,飞行时间长、窗口敏感、控制精度要求高,对轨道设计、测控通信、星间协同提出全链条挑战。 影响——三星星座两年稳定运行,验证三项关键能力,为重大工程提供“底座”。 中国科学院空间应用中心在对应的论坛上发布的进展显示:基于DRO轨道的三星星座已连续稳定运行两年。该成果发出多重信号: 一是低能量入轨获得验证。我国此前完成世界首次低能量入轨实践,航天器由近地出发,经过约20天飞行进入预定轨道,表明我国已掌握在大尺度引力场中精细设计与控制轨迹的能力,为未来更大型航天器或载人相关任务拓展了经济性路径。 二是地月空间长期驻留能力取得实证。地月空间远离地球磁层与近地补给体系,能源管理、热控平衡、可靠性与寿命设计、故障自治处置等难度显著上升。两年在轨稳定运行,意味着关键分系统经受住环境考验,为未来建设可长期运行、可扩展的地月空间设施提供了工程数据与运行经验。 三是远距离通信与星间链路能力形成体系化基础。地月距离带来的信号时延与测控盲区,要求建立更强韧的测控通信网络。通过构建星间测量与通信链路,三星星座为“从近地到地月”的连续覆盖探索了可行模式,可为后续月面任务、环月任务以及地月空间平台与地面之间的信息回传提供支撑。 对策——以“基础设施先行”思路,统筹轨道资源、通信网络与在轨服务能力建设。 面向后续载人月球探测、月球科研站等任务需求,地月空间中转枢纽建设需要工程化、体系化推进: 第一,持续完善进入DRO及相关轨道的设计工具与飞控体系,增强对多体引力环境下轨迹控制、碰撞规避与编队协同的能力,形成可复制的任务流程与标准。 第二,构建覆盖地月空间的通导遥综合网络。业内提出的“通导遥综合星座”设想,强调环月卫星与地月平动点等多层级节点协同,提升通信带宽、定位精度和测控可靠性,为人员驻留、月面作业、深空探测器中继提供“信息生命线”。 第三,提前布局在轨补给、维护与组装能力。未来大型探测器、月球科研站关键模块乃至深空探测任务,对在轨装配、能源补给、部组件更换提出需求,应推动标准化接口、模块化设计与地面—在轨协同验证。 第四,强化工程组织与科研平台支撑。相关科研力量已面向月球基地与深空探测成立工程实验平台,下一步应围绕环境适应、可靠性验证、材料与结构、能源与热控、智能运维等方向开展攻关,缩短从验证到应用的转化链条。 前景——从“抵达月球”走向“常态往返”,地月空间枢纽将重塑深空探测组织方式。 按我国航天任务规划节奏,未来几年载人航天与探月工程将持续推进,载人登月、月球科研站建设等目标对运输组织、能源与信息保障提出更高要求。地月空间DRO星座的在轨稳定运行,为构建可扩展的地月空间基础设施打下先手。可以预见,随着中继通信网络完善、轨道资源利用成熟、在轨服务能力提升,未来地月之间将逐步形成“可停靠、可补给、可维修、可组装”的运行体系,推动深空探测从单次任务型向体系运行型转变,并为火星及更远深空任务提供可复制的工程范式。
地月空间基础设施的建设不仅是技术突破,更是构建可持续探测能力的关键。以在轨验证为基础,以工程需求为导向,完善地月空间交通与信息网络,将为我国载人探月、月球科研站建设及深空探测开辟更高效、更可靠的路径,也为人类探索和利用宇宙空间提供新的可能性。