划重点
012024年,全球主要航天国家月球探索领域呈现蓬勃发展态势,逐步推进原位资源利用、载人月球探测、驻月基地建设等战略高点发展。
02美国积极推进重返月球战略部署,加强地月空间力量建设,为夺取太空战略新高地摩厉以需。
03俄罗斯、日本及印度等国家着眼于登月着陆、地月观测、月壤采样等前沿技术领域不断探索突破,逐渐拉开月球资源开发和原位利用争夺帷幕。
04与此同时,国际合作持续深化,多方力量联合助力登月进程,如美国与多国签署《阿尔忒弥斯协定》,共同推进月球探索。
05中国全力推进国际月球科研站建设,联合国际力量共筑“月球互联网”,为未来深空探索提供关键支持。
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2024年,全球主要航天国家月球探索领域呈现蓬勃发展态势,月球探索深度与广度进一步拓展,逐步延伸推进原位资源利用、载人月球探测、驻月基地建设等战略高点发展。美国积极推进重返月球战略部署,加强地月空间力量建设,为夺取太空战略新高地摩厉以需。俄罗斯、日本及印度等国家着眼于登月着陆、地月观测、月壤采样等前沿技术领域不断探索突破,逐渐拉开月球资源开发和原位利用争夺帷幕。
一、探月路线稳步推进,多国探月活动取得新进展
2024年,全球月球探索活动呈现出稳步推进态势,主要航天国家根据当前任务窗口和技术周期不断优化政策和规划支撑力度,保障探月活动有序推进。同时,主要国家持续突破和创新关键技术,并积极开展月表探索和原位资源研究,进一步深化人类对月球认知程度,为未来月球资源开发和更远距离的深空探索奠定基础。
美国于2024年度继续在政策支持、天基测试、登月活动等方面积极开展月球探测相关探索活动,在探月领域保持领先地位。政策支持方面,12月,美白宫科技政策办公室发布“月球通用参考系统”政策备忘录和《国家地月科学技术行动计划》两份文件,围绕“支持地月活动的相关研发、扩大国际科技合作、扩展地月空间的空间态势感知能力、创建地月通信、定位导航及授时架构”四个目标开展工作,在保障2022年《地月科学技术战略》实施的同时,为推进地月科技研究提供支持。技术测试方面,8月,NASA首次利用激光通信技术开展飞机与国际空间站间的4K视频双向传输测试,其突破性成果将在NASA未来月球任务提供关键的通信支持,使航天员在月球表面进行高清视频直播成为可能。项目进展方面,美国积极推进多项任务项目进展,弥补技术问题导致的登月计划延期问题。2月,美国直觉机器公司“奥德修斯”着陆器成功回传首幅月球表面图像,成为全球首个实现软着陆月球的商业着陆器;同期,NASA完成“裂变表面动力”40千瓦级月球核反应堆项目第一阶段初步设计工作,推进小型核裂变反应堆在月表发电的探索研发进程;4月,NASA选择直觉机器公司、月球前哨公司以及文丘里天体实验室着手开展月球地形车研发工作,为“阿尔忒弥斯”-5及后续载人登月任务开展月表航天员运输和探测活动提供支持;12月,NASA局长比尔·纳尔逊宣布登月计划因技术问题导致延期,其中“阿尔忒弥斯”-2任务于原定日期2025年9月推迟至2026年4月,“阿尔忒弥斯”-3任务从2026年9月推迟至2027年中期。为弥补延期问题,“星舰”作为“阿尔忒弥斯”系列登月任务的首套“人类登陆系统”(HLS),加速推进研发测试工作,在2024年度共完成4次试飞,相邻试飞时间间隔逐次缩短,推动超重型火箭和回收复用技术逐步成熟,为未来的登月任务铺平道路。同期,NASA基于月球表面条件和SpaceX公司的“星舰”着陆器的能力,更新了“阿尔忒弥斯”3号任务的备降点清单,基于着陆点地质特征选择了Cabeus B在内的9个潜在月球南极着陆点,可为其了解岩石行星、月球资源和太阳系历史提供新的关键见解。
日本、印度等国家相继取得多项探月重大技术突破,并完善相应规划建设。日本方面,1月,日本宇宙航空研究开发机构使用SLIM小型探测器实现精准登月,实际着陆点与预定着陆点仅偏离55米,实现了误差100米以内的首要目标。随后,SLIM探测器因电力能源系统故障导致太阳能帆板无法产生电力,断联约10天后重新恢复通信,并成功回传首幅月表图像,标志着日本成为继美国、俄罗斯、中国和印度后第5个实现月球软着陆的国家。3月,日本在《第五期太空基本计划》基础上出台《太空技术战略》,将月球表面相关技术、月球着陆技术、登月能源技术、月球通信与定位激素或、月球资源探测技术等关键技术作为深空探索的重要目标。印度方面,8月,印度物理研究实验室基于“月船”-3月球探测器采集样本首次测量了月球南极附近月壤成分,证明了月球表面在形成不久后出现完全熔化现象,并形成岩浆。同时,印度分析了月球风化层的化学成分,确定了其包含元素及相对丰度,揭示了月壤包含含铁斜长岩等矿物成分。同期,印度空间研究组织宣布已完成“月船”-4设计,正式进入政府审查阶段,计划采集3-5千克的月岩和月壤样本返回地球。
中国探月工程取得重大进展,载人登月目标稳步推进。3月,“鹊桥二号”中继星成功发射,为“嫦娥六号”任务提供支持。5月,“嫦娥六号”月球探测器成功发射并在月球背面南极艾特肯盆地实现精准软着陆,历时53天采集并携带约1935.3克全球首份月背样品返地,将进一步增进人类对月球演化的认知,加快人类和平探索利用月球资源的进程。11月,中国科学院公布“嫦娥六号”月壤样品首批研究成果,揭示了全球首个月球背面古磁场信息,为人类认识月球磁场演化过程提供关键锚点,进而为“月球磁场发电机”时空演化和驱动机制提供关键约束。同期,我国正式宣布载人登月任务已完成前期的关键技术攻关和深化论证,征十号运载火箭、梦舟载人飞船、揽月着陆器、登月航天服均按计划进入初步样品制作和地面测试阶段。
二、国际合作持续深化,多方力量联合助力登月进程
2024年,主要航天国家继续将月球视为深空探索的关键战略竞争领域,持续深化国际探月合作,以加大对探月技术及活动的支持力度,提速登月进程。其中,美国在其总体太空竞争战略的框架下高度重视太空联盟建设,进一步拉拢多国力量联合实施“阿尔忒弥斯”重返月球计划,构建以美为首的载人登月合作联盟。我国在国际月球科研站建设项目中展现高度开放和合作姿态,积极吸引多个国家和组织参与建设,为推动构建外空人类命运共同体贡献中国力量。
美国继续与多国签署《阿尔忒弥斯协定》,并将协调合作伙伴制定月球时间标准,载人登月合作联盟不断扩大。截至2024年12月,全球共有19个国家新加入《阿尔忒弥斯协定》,使加入该协定的国家总数扩充至52个。其中,NASA在2024年先后与比利时、希腊、乌拉圭、瑞士、瑞典、立陶宛、斯洛文尼亚、斯洛伐克、秘鲁、亚美尼亚、多米尼加、爱沙尼亚、塞浦路斯、智利、丹麦、奥地利、巴拿马、泰国以及列支敦士登完成签署。NASA称,该协定作为双边协议,旨在为以美国为主导的太空资源开发、利用等活动创造有利的国际环境,包括国际规则、国际合作和国际舆论环境,并不意味着每个签署国将参与“阿尔忒弥斯”登月项目。此外,NASA将联合美国政府利益相关方、合作伙伴和国际标准组织协调建立“协调月球时”(LTC)。按照计划,LTC将按照类似“协调世界时”的方式由月球原子钟的加权平均值决定,为未来月球生态系统扩展至太阳系其他位置奠定基础。
日本于2024年3月在《第五期太空基本计划》基础上出台《太空技术战略》,指出将基于美主导的“阿尔忒弥斯”计划,与国际伙伴一同持续推进月球表面探索,推进月球通用技术和基础技术研发进程,移动带动5G及6G网络建设、量子通信、新材料研发与制造等相关先进技术的快速提升,并相应推动其在数学、物理学、化学等不同领域基础科学的整体性发展,为跻身太空领域的“经济强国”和“技术强国”奠定基础。
印度在2024年11月公布与日本合作的月球基地探索任务计划,拟在“月船”-3和日本SLIM月球探测器技术基础上,尝试向月球南极发射探测器,并开展勘测水冰资源等任务。
欧空局于2024年7月公布“阿尔戈”登月计划最新进展,计划将配合美国“阿尔忒弥斯”计划,承担地月货物运输和月表漫游车等任务,联合加速登月计划进程。
中国全力推进国际月球科研站建设,联合国际力量共筑“月球互联网”。截至2024年12月,俄罗斯、委内瑞拉、白俄罗斯、巴基斯坦、阿塞拜疆、南非、埃及、尼加拉瓜、泰国、塞尔维亚、哈萨克斯坦塞内加尔以及阿曼共13个国家签署了《关于国际月球科研站合作谅解备忘录》,还有来自瑞士、阿联酋、巴拿马、印度尼西亚、肯尼亚、埃塞俄比亚、吉尔吉斯斯坦、克罗地亚、斯里兰卡等国家的地方实体加入。国际月球科研站是一种国家间共同发展太空领域技术的合作方式,将按照两个阶段分步实施:一是计划在2028年前完成基本型建设,将以月球南极区域为中心,具备百千米范围的科研作业能力。二是拟在2040-2050年完成拓展型建设,以月球轨道站为枢纽,以月球南极站为中心,以月球赤道、月球背面为探测节点的月球综合站网,形成长期无人、短期有人的大型综合科研平台和深空探测中转站,支撑中国和国际合作伙伴探索更远深空。
三、明晰登月计划目标,主要国家制定并拓展未来月球重点规划
纵观全球主要航天国家探月历史和发展态势,人类探月活动的核心目标已从月球认知逐渐转变为原位利用,探索进程已从无人探测逐步向载人登月过渡。2024年,全球多个国家高度重视深化月球科学认知,相继明晰月球探索发展计议,并筹备未来近十年内探月活动发展布局,谋篇开展月球常驻、太空科研、原位资源利用等重要任务。
美国持续推进“十年月球架构”计划,探索月球“铁路网”概念。3月,DARPA在“十年月球架构”计划提出月球“铁路”概念,明确月球基础设施的分析框架和投入,实现人员、物资和其他资源等月表商业运输任务,为未来自足化月球经济奠定基础。5月,NASA就月球“铁路网”概念继续延伸拓展“轨上灵活悬浮”项目,拟在2030年前后在月表建造首个铁路系统,实现月球表面资源运输,以大幅提升月表运输和开采效率。
俄罗斯公布最新登月时间表,拟将在2031-2050年间实现驻月计划。该时间表共分为两个节点:第一阶段自2031年至2040年,主要任务是建造月球基地舱和载人月球车,并实现俄罗斯首次载人登月;第二阶段自2041年至2050年,主要任务是建设月球基地、建造钻探挖掘设备、实验开采和生产综合体以及天体物理观测站。此外,针对“月球”-25探测器撞击月球坠毁导致探月任务折戟问题,俄罗斯重新调整“月球”-26轨道飞行器和“月球”-27月球着陆器任务路径,拟在2027-2028相继着手发射,或改向月球北极开展月表系列探索活动。
欧洲着手月球卫星星座,致力于在2030年前后实现首次登月。7月,欧空局公布将于2031年实现首次登月的目标,并着手研发“阿尔贡”月球着陆器。10月,欧空局着手启动“月光”月球卫星星座建设项目,计划将于2026年开始建设,2030年投入运营,届时为月球航天器精确着陆、地面操作以及地月连接提供通信和导航服务支持。
英国推进微型太空核反应堆研发,为探月航天器提供原位动力提供支持。7月,英国航天局计划在18个月内完成微型太空核反应堆系统设计,力争在2030年前完成首次轨道测试,2034年后实现月球测试。该反应堆将可为深空探索提供电力支持,包括为月球或火星基地提供电源、为太空站和深空飞行器提供动力以及用于核推进系统等。
加拿大计划开发绕月电力星座,为后续探月航天器提供所需动力。10月,加拿大沃尔塔空间技术公司公布月球电力卫星网络项目,计划开发“光栅”绕月星座,通过卫星太阳能板进行能量收集,并利用激光发射器将能量传输至安装有接收器的月球着陆器、月球车等航天器中,以支持航天器在月夜或永久阴影陨石坑环境中继续执行任务。
印度批准登月系列重大项目,致力于2040年实现载人登月。9月,印度总理莫迪批准月球采样返回、可重复使用火箭等重大项目。其中,印度斥资2.53亿美元正式启动“月船”-4月球采样返回任务,将为2040年印度载人登月提供基础技术和能力;同时,印度拨款9.94亿美元研发NGLV下一代运载火箭,计划近地运载能力30吨,将为印度2040年载人登月提供关键支持。
韩国公布新太空活动发展计划,拟在2032年前后发射月球着陆器,实现首次登月。
中国更新探月任务未来规划日程,明晰太空探索任务路线。10月,中国科学院、国家航天局、中国载人航天工程办公室联合发布我国首个国家空间科学规划《国家空间科学中长期发展规划(2024-2050年)》,公布了2030年实现载人登月的重大目标。同时,中国探月工程将在2026年前后发射“嫦娥七号”,开展月球极区环境和资源勘查;2028年前后发射“嫦娥八号”,开展月球资源就地利用技术验证,两次发射任务将为后续2035年建成国际月球科研站基本型奠定基础。同时,我国将建设“月球互联网”,计划通过地月一体化信息网络,实现无人探月、载人登月、国际合作等多任务间互联互通互操作,保障国际月球科研站功能和要素基本齐备。
四、结语
参考文献:
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[11]Newatlas.Rolls-Royce gets $6M to develop its ambitious nuclear space reactor[EB/OL][2024-08-10].https://newatlas.com/space/rolls-royce-nuclear-space-micro-reactor-funding/.
作者简介
云仲伦 国务院发展研究中心国际技术经济研究所研究六室
研究方向:航空航天领域形势跟踪及关键核心技术、前沿技术研究