中国科学家概述了重大的月球附近空间基础设施项目
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2024-07-31 13:08
美国
https://spacenews.com/chinese-scientists-outline-major-cislunar-space-infrastructure-project/由2014年嫦娥五号T1任务服务模块拍摄的月球背面和遥远的地球。图片来源：中国科学院中国科学家提议建立一个月球附近空间基础设施，以支持月球探索和国际合作。该系统包括用于通信、导航和监测服务的卫星。该分阶段项目旨在支持中国的载人登月和月球基地计划，鹊桥星座将促进月球附近空间经济和产业增长。这种基础设施的重要性已被全球认可，其他国家也在追求类似的项目。中国目前的月球任务由鹊桥轨道器支持，还计划进行月球着陆器和深空探索。英国普雷斯顿 —— 中国科学家提出了一个月球附近空间基础设施，以支持月球探索，增强国家的航天产业，并促进国际合作。该提议的基础设施包括一个综合系统，为地面、近地、月球附近、月球表面和深空用户提供数据通信、定位、导航和计时（positioning, navigation, and timing，PNT）以及空间态势监测服务。这篇题为《近月空间星座轨道设计方法》的文章，于6月发表在《中国空间科学技术》期刊上。包括中国空间技术研究院高级科学家杨孟飞在内的作者们，为支持月球附近空间的各种人类活动，提出了一个分阶段星座的概念框架和发展计划。设计重点在于通信能力和月球导航，以及部署和维护的成本。第一阶段将在月球周围建立椭圆形冻结轨道（elliptical frozen orbit，ELFO）的卫星。第二阶段将进一步增加ELFO卫星和位于地月拉格朗日点1、2、4和5的航天器，一个近直线晕轨道（near-rectilinear halo orbit，NRHO），以及一个位于静止轨道的月球附近空间站。第三阶段和最后阶段将在现有和新的远距离逆行轨道（distant retrograde orbits，DRO）中增加卫星，形成近月空间和扩展空间星座。该系统还包括全面的地面设施。挑战包括开发高精度的轨道动力学建模，不同空间部分之间的协同操作方法，以及建立统一的时空参考系统。它还需要先进的通信和导航技术，包括高频率、高效率的放大器，大直径高增益天线，以及通信、PNT和监测功能的创新集成。月球附近空间基础设施旨在支持国家重大的月球探索项目。它还旨在加速中国航天产业的发展，并提升国家在科学和空间技术方面的能力。先前的报道指出，中国正在开发一个名为鹊桥（“Magpie Bridge”）的星座，以支持其载人登月和国际月球研究站（International Lunar Research Station，ILRS）计划。中国计划在2030年之前让宇航员登陆月球，并在下一个十年初开始建设国际月球研究站。由中国领导的国际月球研究站旨在推进月球探索和月球资源的利用。鹊桥星座将支持上述项目，但也将促进月球附近空间经济和航天产业。作者声称，它将推动通信、导航、遥感、资源利用、太空旅游、教育和文化等各个领域的增长。它还将促进国际在空间发展方面的合作，并通过提供共享服务和参与国际标准的制定，为全球努力做出贡献。中国并不是唯一一个对建立月球附近基础设施感兴趣的国家。然而，其潜在的重要性远未为人所知。美国也在追求月球基础设施，重点是月球附近空间监视传感器、高带宽通信和导航系统。Oracle航天器也正在开发中，用于监测深空，计划于2027年发射。欧洲航天局也计划通过其Moonlight计划建立一个月球星座。莱斯特大学专门研究空间政策和外层空间军事用途的副教授布莱丁·鲍文（Bleddyn Bowen）通过电子邮件告诉SpaceNews：“如果月球上要有任何重要的存在——无论是人类还是机器人——这样的基础设施就非常重要，因为总是需要更多的带宽、监测和导航服务。”“月球上的人和利益越多，我们就会在月球周围复制我们已经在地球周围建立的那种轨道卫星基础设施。”如果该项目实现，随着对月球的兴趣增长，中国可能在全球处于有利地位。然而，其整体重要性仍有待观察。“如果中国能够维持一个长期的月球探索计划，它将在未来关于月球治理的讨论和谈判中给北京带来影响力，特别是在管理和解决月球操作冲突方面。“除此之外，技术民族主义的声望和宣传效应，以及对STEM职业和刺激其航天产业特定部分的投资，月球活动的物质影响并不像中国在过去30年中在地球轨道上部署的数百颗卫星及相关地面基础设施那样大，”鲍文指出。中国已经部署了两个通信中继轨道器——鹊桥一号和鹊桥二号——以支持月球背面任务和未来的月球南极探索。鹊桥二号支持了今年前所未有的嫦娥六号月球背面样本返回任务，将为计划于2026年和2028年分别进行的嫦娥七号和嫦娥八号月球着陆器提供通信中继。鹊桥二号的发射携带了小型实验性通信和导航卫星天都一号和天都二号。杨孟飞曾先前呼吁开发月球基础设施。“对我们国家来说，现在是抓住机遇、领导地月空间工业市场的关键时机。这将产生巨大的影响和深远的意义，”他在2023年3月北京的年度政治会议上说。2023年国际宇航大会上展示了支持月球和最终深空旅行和探索的鹊桥星座的愿景。月球附近空间基础设施预计将在安全可靠地进行空间活动中发挥关键作用，推动技术进步，支持重大国家项目，并促进月球附近空间经济的发展。尽管中国的月球和商业空间活动目前得到了中央的强力支持，但其鹊桥星座计划何时以及如何部署仍有待观察。https://spacenews.com/author/andrew/Andrew Jones为SpaceNews报道中国的航天产业。安德鲁曾在中国生活，并从那里报道重大航天会议。他目前居住在芬兰赫尔辛基，为《国家地理》、《新科学家》、《史密森尼杂志》、《天文与望远镜》、《IEEE Spectrum》和《The Wire China》等撰写文章。
