月球真的要通網(wǎng)了嗎
2025-02-20 00:00:00顧樂瑤李雅蘭馬思洋
科學大眾(中學) 2025年2期
近日，國家航天局宣布，按計劃，我國在2026年將發(fā)射嫦娥七號，2028年前后將發(fā)射嫦娥八號。國家航天局探月與航天工程中心主任關鋒指出，嫦娥八號要考慮通信的能力，在月球上肯定會有無線網(wǎng)、能源。這一說法引起眾多網(wǎng)友好奇。
那么，以后月球上也能看直播了嗎？地月之間能像在地球上一樣進行通信嗎？
未來月球上能夠使用手機上網(wǎng)嗎
在月球上使用手機上網(wǎng)是未來的發(fā)展目標。但目前的技術手段都是基于地面網(wǎng)絡的條件而設計的，而地面網(wǎng)絡幾乎不考慮時延的問題。所以，這些技術在應用時需要進行適應性改造。
隨著人類深空探索的不斷發(fā)展和月球基地計劃的日益成熟，月球表面的通信和導航技術變得至關重要。月球基地作為未來空間探索和資源開發(fā)的重要支點，其成功運營依賴于可靠、高效的通信和導航系統(tǒng)。通信系統(tǒng)維系著地球與基地的聯(lián)系，通過實時傳輸數(shù)據(jù)和信息，為人類長期在月球上開展可持續(xù)探索和研究提供了重要保障。
目前，地月之間已經(jīng)有中繼通信、射頻通信等通信方式，增強了地月通信信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性。無人探月實現(xiàn)之后，我國開始瞄準載人探月。隨著探測任務的增加，對于通信的需求也越發(fā)增多，這就要求有更加高效的通信手段。
月面的覆蓋和月面的通信解決的是月面的接入問題，稱為“接入網(wǎng)”。地球與月球之間的通信手段解決的是地月之間的通信問題，稱為“骨干網(wǎng)”。骨干網(wǎng)和接入網(wǎng)這兩部分是相輔相成的。
月球無線網(wǎng)有何特殊之處
月球環(huán)境與地球環(huán)境差異巨大，如晝夜溫差大、隕石撞擊、強烈輻射等，這為無線網(wǎng)的建設帶來了巨大挑戰(zhàn)。
月球無線網(wǎng)的特殊之處主要體現(xiàn)在兩個方面：一方面，由于月球沒有大氣層的保護，月夜、月晝溫度變化劇烈，通信設備在此環(huán)境下想要保障其通信功能，必須進行設備防護；另一方面，宇宙環(huán)境的輻射對電子設備的可靠性、使用生命周期都會有一定影響，所以也要進行適應性改造。
從已公開的情況來看，人類可能會瞄準未來，到2040年將會建設地月通導遙綜合網(wǎng)絡。這個網(wǎng)絡包含地面基礎的網(wǎng)絡、月面的網(wǎng)絡以及月球側(cè)的繞月網(wǎng)絡。目前規(guī)劃有16顆衛(wèi)星去分步實現(xiàn)計劃，例如2024年3月發(fā)射的鵲橋二號就是用來支撐嫦娥六號的。
同時，在月面的基地附近，我國會建設一系列類似地面基站的基礎設施。目前我國正在探索“原位制造”的方式，即利用月球表面的資源去制造。但原位制造目前還處于研究階段，現(xiàn)在更主要的方式還是用火箭把基礎的東西搬運到月球表面。
月球無線網(wǎng)的信號延遲和干擾問題是物理上的，無法改變，但信號干擾是需要國際協(xié)調(diào)去解決的大問題。例如，美國開啟了阿爾忒彌斯計劃，想要重返月球。同時，中國也有自己的探月計劃。在這種情況下，就會出現(xiàn)頻率使用的問題。如果大家的頻率沒有協(xié)調(diào)好，相互之間就會形成干擾。目前，國際組織ITU（國際電信聯(lián)盟）已經(jīng)開始啟動相關工作，以使頻率協(xié)調(diào)一致。
月球無線網(wǎng)對航天員和科研人員有什么影響
對于航天員來說，無線網(wǎng)在很多方面發(fā)揮著作用。以前不久我國發(fā)布的未來載人探月的登月服為例，無線網(wǎng)的使用為航天員提供了便捷性。登月航天服名為“服”，卻并非一套衣服，本質(zhì)上是特殊的“小型載人航天器”。從任務使命來看，登月航天服與空間站出艙任務使用的艙外航天服比較類似，都是為了保障航天員脫離密封加壓航天器后安全活動，盡量提升工作效率。因此，一套無線的通信設備，將是航天員將來在月面探測的基礎保障手段。
對于地面的科研人員來說，無線網(wǎng)也能夠為控制中心實時觀測航天員的生命體征提供保證。
我國的探月計劃，包括各類深空探測的計劃，一直秉持著開放的態(tài)度。在2024年9月5日召開的第二屆深空探測（天都）國際會議上，中國與多個國家及國際機構(gòu)簽署了國際月球科研站相關合作文件，由我國發(fā)起倡議的國際月球科研站迎來全球合作新伙伴。截至目前，已有17個國家（國際組織）與我國有關方面簽署了國際合作文件。
中國基礎設施的建設，一方面會采用共建的設施，如使用現(xiàn)在“嫦娥”系列衛(wèi)星的同時，也帶著別國的一些載荷，通過國際合作，更快提升航天科技水平；另一方面，以我國為主建設起來的基礎設施，一定會面向一些友好的國家，提供基礎的能力，以助其完成未來的月球探索任務。
如何保證地月之間信息傳輸?shù)陌踩?/h3>
目前，地面網(wǎng)絡一直面臨著網(wǎng)絡安全的問題。到了深空探測、月球探測，安全成了更大的問題，這涉及航天器的安全、航天員的生命安全等方面。比如說受到黑客攻擊，地面發(fā)上去的指令中斷了，或者沒有及時送到航天員那兒，都會對航天員的生命保障產(chǎn)生影響。在安全技術方面，現(xiàn)在是把地面的一些安全技術往上遷移。另外，中國也會針對月球的特殊場景，提出新的解決方案。
在月球和在其他星球建設無線網(wǎng)的區(qū)別只在于距離上，在月球建設無線網(wǎng)的思路經(jīng)過驗證后，就可以向外推廣。比如說美國現(xiàn)在做的阿爾忒彌斯計劃，所有關鍵技術的驗證，其目的不光是在月球用，更是為了人類走向火星以及更遠的深空做準備。中國現(xiàn)在的思路大致也是這樣，很多關鍵技術在月球驗證過后，將來就可以向火星、向深空去推廣。
（以上內(nèi)容基于對南京大學電子科學與工程學院趙康僆教授采訪后整理所得）
（責任編輯：汪金寧）
