未来“月球科研站”揭面纱

未来月球科研站沙盘。本报记者 刘苏雅摄

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今天是第八个中国航天日，中国航天日主场活动暨2023中国航天大会在安徽合肥举办。在本次航天大会上，“走向世界的中国航天”主题展览串起了中国航天的过去、现在和将来。商业航天也成为了大会上的“热词”。记者探展获悉，今年，我国商业航天领域仍将持续突破，迎来多个“首次”。

月球发射航天器优势明显

在主题展览中，最具“科幻”色彩的展品，莫过于未来月球科研站的设计。在大大小小的月球环形山中间，科研工作站、能源中心、宇航员训练中心、太空发射场等建筑排布其间，可谓“五脏俱全”。

能源中心是核心部分，主要进行能源转化、新能源研究等工作。月球蕴含着多种清洁能源，首当其冲的是丰富的太阳能。月球表面没有大气，太阳辐射可以“长驱直入”，每年到达月球范围内的太阳光辐射能量，大约相当于地球一年消耗各种能源所产生总能量的2.5万倍。丰富而稳定的太阳能，将成为月球科研站运转的重要支撑。此外，科研人员对氦-3等新型清洁能源的储存、利用研究，也为进一步开展深空探测打下了基础。

到月球去开展科研工作，是月球探测的核心目标之一。科研人才将围绕月球地表探测、资源利用、基础建设、其他星球探测等领域不断发力。随着月球科研站的不断拓展，月地往返、信息传输的需求量势必增大，月地指挥所将成为航天器往返和通信传输的保障。量子通信有望成为地月之间的重要通信方式，真空环境能让光量子的传输损耗大为降低。

月球上的生活，与地球有哪些不同？月球引力仅为地球的六分之一，长期生活在月表，人体的肌肉功能、心肺功能会产生一定的退行性改变，需要通过锻炼来保持身体状态。下体负压筒、太空跑步机、骨丢失对抗仪等适用于低重力环境的专项训练仪器，将在月表的宇航员训练中心进行配备。

月球上的“一天”很漫长，一个月昼就大约相当于地球上的14天。因此，月球科研站还贴心地规划了太空休闲中心，内部将布设多种太空娱乐设施，为月球工作人员提供娱乐生活，也为未来的太空旅游业打下基础。

要实现在地月之间往返，或未来到其他星球中转，月面上的太空发射场必不可少。月表没有大气，这有利于航天器发射，加上月球自身较小的引力、发射升空可以借助地球引力等优势条件，航天器只需达到每秒1.8千米的速度，即可脱离月球引力，航天器发射所需的能源和自身重量都能减轻。

“天问四号”将抵达天王星

今年，中国航天发射任务仍将高密度常态化举行，中国空间站转入应用与发展阶段，北斗三号全球卫星导航系统还将完成3颗备份卫星的发射，进一步增强系统可靠性。

目前，我国探月四期工程正在稳步推进。在“嫦娥六号”实现月球背面采样返回、“嫦娥七号”实现月球南极原位科学与资源探测后，“嫦娥八号”任务将初步构建起月球科研站的基本型，并与相关国家、国际组织和国际合作伙伴共同开展国际月球科研站建设。

我国对宇宙发出的“天问”也将继续。“天问二号”的目标是一颗近地小行星2016HO3，将实现该星的取样返回，并完成对小行星带中的主带彗星311P环绕探测。再赴火星的任务则将由“天问三号”承担，并将带回火星的“土特产”——实现火星取样返回。“天问四号”将在发射后从金星和地球“借力”，实现木星系探测以及行星际穿越探测，最终抵达天王星。

此外，太阳系边际探测、国际月球科研站建设、近地小行星防御演示验证等深空探测任务均在规划中，保障深空探测任务通信的“鹊桥”也将开展试验。

京产“平板”卫星今年首发

在本次主题展览中，不乏商业航天企业参展，北京多家商业航天企业的身影也在其中。位于中关村“星谷”的银河航天公司就带来了最新研发成果——能一箭多星堆叠发射的平板卫星。这款卫星的首发星预计于今年第三季度发射。

记者注意到，该卫星外形和常见的立方体卫星、球形卫星差别很大，看起来就像是一片金属板。“把卫星设计成这种形态，是为了方便后续的多星发射和加速卫星互联网建设。”银河航天技术专家金历群介绍，多颗“平板”卫星可以在火箭整流罩内一层层整齐堆叠起来，使用四套压紧杆将卫星组合体压紧在火箭适配器上，从而大幅节约整流罩内部空间。星箭分离时，火箭先旋转起来，然后四套压紧杆同时解除约束，各卫星就会在惯性力作用下相互分离。

“这款卫星的单次发射数量可以大幅提升，这主要取决于运载工具的空间、重量等约束。”金历群自豪地说，随着越来越多的卫星入轨，卫星互联网将发挥出它最大的价值，发挥其全覆盖、高带宽、低时延、低成本等优势，成为解决全球网络覆盖的新方案。

这款卫星还拥有一片独特的“翅膀”。它所使用的太阳翼是该公司自主研发的我国商业航天首款柔性太阳翼。柔性太阳电池板厚度仅为1毫米左右，轻薄的材料使其折叠后紧密贴合，折起来的主体厚度还不到5厘米。更大的收纳比、能量比，在让卫星更加轻巧的同时，还能保证大功率输出。

全球最大固体运载火箭纪录也有望在今年被刷新。东方空间公司在论坛上透露，该公司研发的“引力-1”号火箭今年将在山东海阳东方航天港首飞。同期发布的《2022中国商业航天产业投资报告》显示，截至2022年底，国内已注册的商业航天企业数量达433家，民营企业的火箭产品丰富，处于高速发展期，民营企业火箭型号将是未来发射市场的主要力量。

利用太阳能构建“空间电网”

在2023中国航天大会商业航天产业国际论坛上，全球首个商业化空间太阳能电站产业项目发布，未来“太空电网”将为空间、地面甚至其他天体提供充足的清洁能源。

“地球从太阳获得的能量，仅是太阳所发出能量的十六亿分之一，太多能源没有被我们利用。空间太阳能电站不会受黑夜、阴影等限制，并且在各轨道上都能发展，它带来的效益将十分可观。”中国工程院院士段宝岩说。

作为这一设想的提出者，北京无限光辉公司执行总裁李涛表示，项目需要突破空间超大功率高效无线能量传输技术、空间超大功率高效发电与电力管理技术、空间超大型系统在轨组装与维护技术等一系列技术制约。该项目预计在2024年进行双星验证；2025年至2027年将组建“空间电网”，预计通过1个分布式电站，就能同时为附近的10颗卫星进行足额供电；2028年至2030年，地面能量传输将有望实现。

“空间太阳能电站是空间能源体系的核心要素，它能让卫星不再为能源和动力系统所制约。”李涛计划通过空间能源体系的搭建，为商业空间站、空间数据中心、空间算力中心以及全天候通信提供持续的能源保障。

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