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近期，中國、美國、俄羅斯、歐空局、韓國、印度等國家和組織相繼發布了一係列探月規劃，其中不乏新穎的亮點，比如建設月球通信導航星座，利用低軌探測器、跳躍探測器等手段尋找水冰資源。新一輪探月活動即將拉開大幕，相比之前大家耳熟能詳的經典探月任務，新任務有何不同之處？預計新任務又會(hui) 應用哪些新技術、新思路呢？

01

打造月球版衛星導航

衛星導航係統在地麵導航、通信、資源探測等活動中發揮著重要作用。擁有完全自主的衛星導航係統，是每一個(ge) 航天大國追求的目標。為(wei) 了支持在月球表麵開展更複雜的任務，更好地對月球進行全麵勘測，建設衛星導航係統的國際競爭(zheng) 已經延伸到了月球附近。

通信導航衛星服務探月任務示意圖

國家航天局曾公布，我國正在論證構建環月球通信導航衛星星座，首次發射可能在 2024 年左右進行。簡單地說，這將是月球版北鬥導航係統，可以為(wei) 未來月麵作業(ye) 提供中繼通信、導航等服務，為(wei) 接下來更複雜的探月任務提供信息支持。

歐空局同樣啟動了在繞月軌道上建立一個(ge) 導航和通信衛星網絡的計劃，而在這方麵“走得最快”的還是美國宇航局。2022 年 6 月 28 日，美國“頂石”探測器升空，這也是美國近 10 年來首次成功發射月球探測器。作為(wei) “阿爾忒彌斯計劃”的先行者，這個(ge) 隻有微波爐大小的探測器被宣傳(chuan) 為(wei) “世界上第一顆月球導航衛星”，這標誌著美國打造月球版 GPS 進入了實質性部署階段。

可能有人感到奇怪：月球上無人居住，也沒有汽車行駛，對導航的應用需求極少，為(wei) 什麽(me) 一定要打造複雜的衛星導航係統呢？

實際上，如果隻是探測月球正麵的話，那麽(me) 在近地軌道上運行的導航衛星就能滿足任務需求了。但探測月球兩(liang) 極和背麵時無法借助傳(chuan) 統的導航衛星，人類有必要向月球發射特殊的“信使”。

如今，人類正在邁入月球探索與(yu) 開發的新時代，月麵活動將越來越多。未來諸多無人探測器和載人航天器會(hui) 成功登月，在複雜的月球表麵上行動，邁出更多的“個(ge) 人一小步、人類一大步”。這些都需要更加精準的導航信息、更加流暢的大容量通信保障，所以建設完善的月球通信導航星座是必不可少的。

02

為(wei) 月球精準“畫像”

近年來，多國提出了對月球勘測軌道器的新需求。由於(yu) 在低軌道繞月飛行，它可以提供高精度月球數字標高地圖，還能夠輔助勘測可能的著陸點，評估月球上的水和其他資源（包括可以用來發電的太陽光照情況），分析未來航天員可能麵對的輻射環境等。

美國宇航局在 21 世紀初出台“新太空探索計劃”，首個(ge) 任務就是 2009 年發射月球勘測軌道飛行器。它運行在50公裏高的極月軌道上，傳(chuan) 回了全天候月溫圖、月麵大地坐標、高分辨率彩色圖片、月麵紫外返照率等大量信息資料。未來，美國宇航局還規劃發射核動力月球車，爭(zheng) 取從(cong) 月背采集更多樣品，由航天員送回地球。

2022 年 12 月 27 日，韓國首個(ge) 月球軌道探測器“賞月號”成功進入預定繞月軌道。耐人尋味的是，韓國航空宇宙研究院曾希望將“賞月號”的軌道高度調整為(wei) 300公裏，以便早日入軌，卻在美國宇航局堅持下，使軌道高度維持在最初的目標 100 千米。原來，“賞月號”攜帶了美國宇航局的陰影相機，通過使用高分辨率攝像頭觀測月麵，重點對月球南極永久陰影區進行精確成像，將幫助“阿爾忒彌斯計劃”選定登月點和水冰痕跡，並服務計劃於(yu) 2032 年發射的韓國月球著陸器。

韓國首個(ge) 月球軌道探測器“賞月號”

“賞月號”從(cong) 繞月軌道上拍攝“地出”

盡管遭遇了“月船 2 號”的失敗，但印度並未放棄探月雄心。今年初，印度空間組織宣布，印度第三次探月任務將在今年底或明年初發射。今年 2 月，印度月船三號著陸器通過了電磁幹擾和電磁兼容測試，3 月完成了關(guan) 鍵振動和聲學環境測試，並增加了更多保障措施。未來，月船三號推進艙將主要承擔中繼通信任務，配合執行環月遙感任務的月船二號推進艙，共同支持重約 26 千克的月球車在月麵工作半個(ge) 月左右，從(cong) 而為(wei) 印度下一步探月任務提供更詳盡的第一手資料。

各國更多探月任務正在推進中，普遍希望獲取豐(feng) 富的月球信息，繪製更精細的“月亮女神畫像”。我國今年將全麵推進探月工程四期。未來，“嫦娥六號”將從(cong) 月球背麵采集更多樣品，爭(zheng) 取實現 2000 克的目標。

日本的“白兔-R”已在今年 3 月底成功進入環月軌道，預計 4 月底這款商業(ye) 航天著陸器將攜帶阿聯酋首輛月球車、日本小型機器人落入月球正麵北部阿特拉斯隕石坑，研究月壤、月岩和塵埃運動以及月麵的等離子體(ti) 狀況。

略顯尷尬的是美國的“月球手電筒”，這顆立方星由“白兔-R”搭載，原計劃進入距月麵最近約 15 千米的繞月軌道，通過紅外激光器和新型激光反射儀(yi) 從(cong) 月球南極永久陰影區尋找水冰資源。可惜其在測試“綠色推進劑”時遭遇故障，迫使“月球手電筒”的任務從(cong) 繞月飛行降級為(wei) 月球飛掠。

03

飛躍探測月麵奧妙多

據公開資料顯示，我國“嫦娥七號”準備著陸月球南極，開展飛躍探測，尋找水資源。而未來“嫦娥七號”“嫦娥八號”將組成月球南極科研站基本型，包括月球軌道器、著陸器、月球車、飛躍器及若幹科學探測儀(yi) 器。此外，國外多家商業(ye) 航天公司公布了使用跳躍機器人勘測月球表麵的計劃。

未來月球飛躍探測器有望發揮更大作用

那麽(me) 飛躍探測、跳躍探測是什麽(me) 意思？這類航天器執行任務有什麽(me) 獨特優(you) 勢呢？

目前，登上外星球的探測器可以分為(wei) 著陸器和巡視器兩(liang) 大類。著陸器將巡視器送到外星球表麵後，就已經初步完成任務。巡視器可以離開著陸點探測，但受限製較大。傳(chuan) 統的月球車除了在月夜休息外，還需要頻繁避開月麵岩石、坑洞、坡道等障礙，行駛過程如履薄冰，不可能“飆車”。

如果月球探測器可以“跳起來”，在月麵上反複著陸和行進，無疑能夠顯著提高探測效率和綜合效益。此外，月球表麵一些區域情況不明，無法派遣傳(chuan) 統的月球車進行探測，而月球飛躍探測器將在觀測複雜地形時具備獨特優(you) 勢。

更進一步，月球飛躍探測器可以直接“飛”進永久陰影區，隻需事先利用軌道器搭載的微波成像雷達，對永久陰影區進行高分辨率成像，以便詳細規劃空中與(yu) 著陸路徑。預計它完成一次永久陰影區探測任務後，就可以回到光照區進行充電，以備執行下一次任務。

當然，為(wei) 了應對複雜的月麵情況，月球飛躍探測器不能完全依賴太陽能，可以考慮提前儲(chu) 備一些燃料，且在關(guan) 鍵時刻使用。未來，月球飛躍探測器如果有望利用核能技術，工作持續性和效率必將大幅提升。

即便如此，想要讓月球飛躍探測器和跳躍機器人在月球表麵正常運行，仍是不容易的事。畢竟月球沒有稠密的大氣層，探測器頻繁“起飛”難度不小，著陸時緩衝(chong) 不足，風險更大。為(wei) 此，科研人員還需要付出更艱苦的努力。

隨著航天技術進步，相信在不遠的將來，我們(men) 就能看到探測器以飛躍或跳躍的姿態為(wei) 月球表麵“增添動感”，揭開更多月球奧秘，進而為(wei) 月球資源探測開發、月球基地建設以及人類長期駐留月球打下堅實的基礎。

放眼未來，探月活動必將在前進或挫折中不斷呈現新亮點，吸引大眾(zhong) 關(guan) 注。因為(wei) 它不僅(jin) 擴展了人類的觀察視野和活動空間，還促進了科技發展和成果應用推廣，在很大程度上引領了前沿科技潮流，更滿足了人類進步的核心動力——好奇心。

來源：中國航天報

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