月球探測(cè)衍生拓展的地月空間概念，是指地球/月球引力范圍內(nèi)、地球同步軌道以外延伸至月球表面，包括地月平動(dòng)點(diǎn)在內(nèi)的宇宙空間，具有豐富的物質(zhì)、能源、位置、環(huán)境等戰(zhàn)略資源。地月空間是人類(lèi)開(kāi)啟星際征程的必經(jīng)之路，隨著顛覆性航天技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，這里蘊(yùn)藏的無(wú)限發(fā)展機(jī)遇，正引發(fā)許多國(guó)家競(jìng)相發(fā)展。
戰(zhàn)略意義前景廣闊
月球是距離地球最近的天體，是構(gòu)建航天運(yùn)輸體系后的地外資源聚散區(qū)、中轉(zhuǎn)站，也是人類(lèi)走向更遠(yuǎn)深空的“跳板”。人類(lèi)探索未知世界的渴望是月球探測(cè)的原動(dòng)力，新能源、新材料、新技術(shù)則為人類(lèi)重返月球插上了騰飛的翅膀?？茖W(xué)家們認(rèn)為，隨著人工智能、數(shù)字孿生、腦機(jī)接口等在地月空間的綜合應(yīng)用，人們有朝一日必將有能力在地球感知宇宙，這不僅能夠拓展人類(lèi)的認(rèn)知范圍，也將有利于增進(jìn)人類(lèi)福祉、推動(dòng)文明進(jìn)步。
這一輪登月熱潮以認(rèn)識(shí)和利用月球資源作為目標(biāo)，是對(duì)月球建設(shè)和地月空間工業(yè)化的實(shí)地勘察。而地月空間則是原創(chuàng)性、顛覆性科技創(chuàng)新的重要“發(fā)源地”，正在醞釀基礎(chǔ)科學(xué)和關(guān)鍵技術(shù)重大突破。探索開(kāi)發(fā)更加廣袤的地月空間已成為全人類(lèi)的共同夢(mèng)想，“大航天”時(shí)代的未來(lái)，充滿(mǎn)機(jī)遇和挑戰(zhàn)。
20世紀(jì)以來(lái)，世界主要航天國(guó)家和國(guó)際組織已紛紛制定了地月空間發(fā)展戰(zhàn)略和任務(wù)規(guī)劃，布局開(kāi)發(fā)利用頻率、軌道等戰(zhàn)略資源。去年以來(lái)，俄羅斯、印度、美國(guó)、日本等陸續(xù)實(shí)施6次月球著陸探測(cè)任務(wù)，傳統(tǒng)強(qiáng)國(guó)與新興國(guó)家扎堆月球南極地區(qū)。特別是美國(guó)，正充分調(diào)動(dòng)政府、國(guó)際伙伴、商業(yè)航天等力量，全力推進(jìn)“阿爾忒彌斯”計(jì)劃，試圖重返月球，鞏固其在航空航天領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。
對(duì)我國(guó)而言，積極探索地月空間，對(duì)牽引培育新質(zhì)生產(chǎn)力具有戰(zhàn)略意義，將為經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展提供不竭動(dòng)能。從基礎(chǔ)條件和研發(fā)能力角度來(lái)看，中國(guó)有望在月球資源利用層面實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展和國(guó)際引領(lǐng)，提升我國(guó)在航天領(lǐng)域的國(guó)際地位。同時(shí)，月球資源領(lǐng)域有望創(chuàng)造一系列重大科學(xué)成果，為人類(lèi)認(rèn)識(shí)月球、認(rèn)識(shí)宇宙提供新機(jī)遇，引領(lǐng)我國(guó)在空間科學(xué)前沿探索和基礎(chǔ)性研究領(lǐng)域進(jìn)入世界先進(jìn)行列。
資源利用潛力無(wú)限
伴隨著人類(lèi)認(rèn)知邊界從陸、海、空向天際拓展，曾經(jīng)存在于科幻世界里的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)、太空旅游、太空育種等已經(jīng)漸成現(xiàn)實(shí)。可重復(fù)航天運(yùn)輸器、空間互聯(lián)網(wǎng)等可以化天涯為咫尺，人工智能疊加能源技術(shù)變革正在構(gòu)筑無(wú)人化技術(shù)優(yōu)勢(shì)，人機(jī)協(xié)同作業(yè)拉近時(shí)空距離，未來(lái)有望開(kāi)發(fā)地月空間資源并反哺地球。
資源是一切可被人類(lèi)開(kāi)發(fā)和利用的物質(zhì)、能量和信息的總稱(chēng)，人類(lèi)的生存和發(fā)展離不開(kāi)對(duì)各類(lèi)資源的開(kāi)發(fā)利用。與山脈河流、土地礦藏等地球資源相比，月球資源有不同于地球資源的特性。
學(xué)界一般將月球資源大致歸結(jié)為物質(zhì)資源、位置資源和環(huán)境資源三類(lèi)。有形的物質(zhì)資源包括月球礦產(chǎn)資源、水冰資源、揮發(fā)分資源和月壤資源等，可就地取材用于直接支撐月球探測(cè)活動(dòng)、月面工程建造等。無(wú)形的位置資源來(lái)自月球天然特有的位置，比如在月球布放的天文觀測(cè)設(shè)備，可以開(kāi)展地球及近地軌道無(wú)法展開(kāi)的大型科學(xué)探測(cè)活動(dòng)。環(huán)境資源，則是指可利用月球高真空、低重力、大溫差等天然環(huán)境，支持地球環(huán)境難以完成的高精尖科學(xué)試驗(yàn)、工程制造等。
當(dāng)前，世界主要航天國(guó)家正在對(duì)月球水冰、關(guān)鍵礦產(chǎn)資源的賦存狀態(tài)、分布規(guī)律等進(jìn)行詳查，并開(kāi)展月球水冰提取利用、礦產(chǎn)資源冶煉、原位制造與建造等技術(shù)驗(yàn)證，探索實(shí)現(xiàn)規(guī)模化物資制備和月面原位建造。例如，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)月球具有豐富的氦-3（一種理想的核聚變?nèi)剂希?、稀有金屬等礦產(chǎn)資源，對(duì)緩解全球能源危機(jī)、服務(wù)人類(lèi)文明的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。隨著關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān)突破和設(shè)備研制，輔助以機(jī)器人月球開(kāi)采、轉(zhuǎn)運(yùn)和低成本月地運(yùn)返，將拉動(dòng)重型火箭、空間采礦、月地返回、人工智能等技術(shù)產(chǎn)業(yè)群的創(chuàng)新發(fā)展。
除月球自身資源以外，地月空間范圍的頻率、軌道、能源以及天地交通資源等，都蘊(yùn)含著再度深刻改變地球生產(chǎn)生活方式的可能性。我們不妨把全球關(guān)注的重型運(yùn)載火箭比喻為星際“帆船”，通信導(dǎo)航遙感網(wǎng)絡(luò)體系類(lèi)似于“指南針”，可以想象，在地月空間廣袤的“星辰大?！敝?，蘊(yùn)藏著多少未知的資源！
認(rèn)識(shí)地月空間資源的廣泛性，需要我們打破思維慣性——月球探測(cè)并不只為形成空間移民的能力，地月空間作為人類(lèi)基于現(xiàn)有科技水平可望而又可即的空間，是我們理解宇宙、試驗(yàn)新技術(shù)、駛向星辰大海的“演習(xí)場(chǎng)”，為人類(lèi)打開(kāi)地理空間“天窗”，能立足長(zhǎng)遠(yuǎn)，解決地球能源危機(jī)、資源匱乏等制約性問(wèn)題，為社會(huì)發(fā)展注入新動(dòng)力。
地月經(jīng)濟(jì)并不遙遠(yuǎn)
利用地月空間頻率、軌道資源構(gòu)建面向未來(lái)的通信導(dǎo)航服務(wù)通道，將快速降低月球及以遠(yuǎn)深空探測(cè)門(mén)檻，推動(dòng)地月空間資源開(kāi)發(fā)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。未來(lái)并不遙遠(yuǎn)，基于現(xiàn)有技術(shù)，很多應(yīng)用場(chǎng)景并不難想象。隨著網(wǎng)絡(luò)深度融合、信息無(wú)縫傳輸，地月產(chǎn)業(yè)聯(lián)動(dòng)發(fā)展形成經(jīng)濟(jì)生態(tài)將從科幻走進(jìn)現(xiàn)實(shí)。
舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)前無(wú)人化智能工廠(chǎng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，跨星際遷移產(chǎn)業(yè)基地的技術(shù)障礙大幅減少；基于月壤原位材料開(kāi)展基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，已有3D打印、遠(yuǎn)程智能機(jī)械作業(yè)等關(guān)鍵技術(shù)鋪墊；假如未來(lái)火箭實(shí)現(xiàn)智能化“加油”，可立足月面或者地月平動(dòng)點(diǎn)建立綜合補(bǔ)給站，大大節(jié)省星際航行的成本。通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)暢游地月空間、遠(yuǎn)程遙控月面機(jī)器人作業(yè)建設(shè)月球基地、開(kāi)展科研試驗(yàn)活動(dòng)等，都在考慮和規(guī)劃中。國(guó)內(nèi)外多家機(jī)構(gòu)已對(duì)地月經(jīng)濟(jì)規(guī)模進(jìn)行了預(yù)測(cè)，2046年相關(guān)產(chǎn)業(yè)規(guī)模高達(dá)萬(wàn)億美元。
我們以月球采礦場(chǎng)景為例，基于環(huán)月軌道星座高精度導(dǎo)航定位、智能管控和低成本可重復(fù)火箭運(yùn)輸?shù)燃夹g(shù)，建立月球采礦全自動(dòng)產(chǎn)線(xiàn)，形成月基無(wú)人勘探、智能挖掘封裝、地月往返運(yùn)輸、機(jī)器人+有人巡檢維護(hù)的超級(jí)系統(tǒng)。再如，由于月球真空環(huán)境下太陽(yáng)能發(fā)電效率更高，科學(xué)家設(shè)想在月球建設(shè)高能光伏電站，再以微波形式傳輸，反哺地球。
而月球獨(dú)特的環(huán)境，也讓人們看到更多應(yīng)用的可能。比如，出于能源價(jià)格與散熱考慮，大規(guī)模數(shù)據(jù)中心正在向低電價(jià)、低溫度地區(qū)遷移布局，但我們對(duì)算力的需求仍在持續(xù)高速增長(zhǎng)。那么，能不能將數(shù)據(jù)中心建在月球？月球有零成本極低溫環(huán)境，且太陽(yáng)能資源豐富。如果我們能夠突破月球超低溫儲(chǔ)能、太陽(yáng)能電池原位制造、大規(guī)模量子數(shù)據(jù)傳輸?shù)燃夹g(shù)的突破，那么，在月球建設(shè)太陽(yáng)能數(shù)據(jù)中心，將是很好的解決辦法。
顛覆性技術(shù)助力夢(mèng)想成真
人類(lèi)因夢(mèng)想而偉大?，F(xiàn)代航天技術(shù)實(shí)現(xiàn)了曾經(jīng)遙不可及的飛天夢(mèng)想，豐富了千行百業(yè)基于通信、導(dǎo)航、遙感的應(yīng)用生態(tài)。地月空間是科技發(fā)展的重要策源地，是推動(dòng)科技進(jìn)步和可持續(xù)太空探索的新引擎，將牽引和催生科技創(chuàng)新產(chǎn)出。顛覆性技術(shù)有潛力改變行業(yè)規(guī)則和發(fā)展業(yè)態(tài)，必將引發(fā)新一輪航天變革以至人類(lèi)生產(chǎn)生活巨變。
在天地交通方面，美國(guó)已成功研制可重復(fù)使用大推力火箭，大幅降低發(fā)射成本、縮短發(fā)射周期，使大規(guī)模、低成本進(jìn)出地月空間成為可能。我國(guó)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)研制取得重大突破，亞洲最大推力700噸液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)試車(chē)成功并正式投入工程應(yīng)用；可重復(fù)使用試驗(yàn)航天器飛行276天后成功著陸，重復(fù)使用航天器技術(shù)取得重大突破；成功研發(fā)可重復(fù)使用的不銹鋼火箭，以低成本的液氧甲烷為燃料，后續(xù)可為和平利用太空提供更加便捷、廉價(jià)的往返方式。可以期待，天地交通成本的下降，將催生顛覆性技術(shù)成果的井噴式增長(zhǎng)。
在月球探測(cè)和地月空間探索方面，我國(guó)早有系統(tǒng)規(guī)劃。目前，我國(guó)探月工程取得了繞月飛行、月面軟著陸、月面巡視、月壤自動(dòng)采樣封裝、月面起飛上升、月球軌道交會(huì)對(duì)接與樣品轉(zhuǎn)移及月球科學(xué)研究等一系列成就。嫦娥五號(hào)月球樣品分析已取得“嫦娥石”等重大發(fā)現(xiàn)，嫦娥六號(hào)即將實(shí)現(xiàn)全人類(lèi)首次月背采樣返回，為認(rèn)識(shí)、開(kāi)發(fā)月球資源奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。目前，中國(guó)探月工程四期任務(wù)和載人登月任務(wù)已開(kāi)始實(shí)施，月面資源的勘查、開(kāi)發(fā)和利用是未來(lái)月球探測(cè)的核心任務(wù)之一。
我國(guó)探月工程順利實(shí)施，不僅積累了豐富經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)基礎(chǔ)，也具備廣泛國(guó)際號(hào)召力和威望。我國(guó)秉持人類(lèi)命運(yùn)共同體理念，繼續(xù)高舉和平利用外太空旗幟，正在論證與國(guó)際社會(huì)共同開(kāi)展國(guó)際月球科研站大科學(xué)工程建設(shè)，統(tǒng)籌銜接已實(shí)施及規(guī)劃的無(wú)人月球探測(cè)和載人登月任務(wù)，統(tǒng)籌國(guó)內(nèi)任務(wù)和國(guó)際合作任務(wù)等方面融合發(fā)展，實(shí)現(xiàn)最大程度的多系統(tǒng)、多設(shè)施兼容、可復(fù)用可共用等，真正共享全人類(lèi)智慧、踐行人類(lèi)命運(yùn)共同體理念。
月球資源的有序開(kāi)發(fā)與高效利用，是撬動(dòng)國(guó)際月球科研站可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略杠桿，促進(jìn)科研、生產(chǎn)、利用的融合發(fā)展，為月球探測(cè)、行星探測(cè)等重大任務(wù)提供支撐，形成重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)和重要科技產(chǎn)品。而通過(guò)國(guó)際月球科研站的先行先試，開(kāi)放創(chuàng)新地月空間科學(xué)、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)合作模式，論證建設(shè)可商業(yè)化的能源、通信、導(dǎo)航、航天運(yùn)輸?shù)然A(chǔ)設(shè)施，吸引多方投資打造地月經(jīng)濟(jì)圈，形成先進(jìn)技術(shù)探索未知領(lǐng)域、戰(zhàn)略資源賦能經(jīng)濟(jì)循環(huán)的發(fā)展新模式。
（作者：陸文強(qiáng) 張哲 付中梁，分別系深空探測(cè)實(shí)驗(yàn)室工程師、研究員、高級(jí)工程師）
