美华头条综合报道 2026年3月,中国科学院空天信息创新研究院研究员徐颖介绍中国正在推进的地月导航研究。随着中国探月工程由无人月球探测继续向载人登月和国际月球科研站建设延伸,航天器在地球与月球之间如何持续确定位置、速度和时间,已经成为未来长期月球活动需要解决的基础技术之一。中国科研团队目前研究的方向,是把现有导航能力从地球附近逐步延伸至约40万公里外的月球区域,建立覆盖近地空间、地月转移空间、月球轨道和月面的连续定位、导航与授时体系,为未来月球科研站、月球车、着陆器和载人活动提供统一的时空基准。

现阶段月球探测任务主要依靠地面深空测控系统确定航天器轨道和位置,北斗等卫星导航系统也可以在部分近地和高轨区域提供辅助服务。随着航天器远离地球,导航卫星信号逐渐减弱,卫星分布相对于航天器的几何条件也会发生变化;进入月球附近后,航天器还要经历绕月、下降、着陆和月面运行等不同阶段。未来如果月球南极同时出现多个轨道器、着陆器、巡视器、科研设备和载人设施,仅依靠地球测控资源逐个完成定位,将越来越难以满足长期、连续和高频运行的需求。地月导航研究因此把整个地球至月球航程作为一个连续系统处理,使航天器在不同区域能够接入不同层级的导航设施。

徐颖介绍的技术思路包括近地、地月空间和近月三个层级。航天器离开地球初期可以继续利用北斗及现有地面测控能力;进入更远的地月转移区域后,通过部署专用导航航天器和建立星间测量关系,提高航天器自主确定轨道和位置的能力;抵达月球附近后,再结合绕月卫星、通信中继节点以及未来月面设施提供导航和授时服务。各层级之间保持统一的时间和坐标关系,使航天器从地球出发、飞向月球、进入月球轨道直至抵达月面的全过程能够使用连续衔接的位置和时间信息。

建立月球时空基准是这套体系的重要部分。地球上的北斗和GPS能够提供稳定定位,依赖精确的时间系统、坐标参考框架、卫星轨道数据以及地面监测网络。月球长期运行同样需要建立相应基础。由于地球和月球所处的引力环境、运动状态不同,高精度计时需要处理地球与月球之间的时间差异,月球表面的定位也需要稳定的坐标参考体系。未来月球车规划行驶路线、着陆器确定下降位置、不同科研设备同步实验数据以及航天员开展月面活动,都需要使用统一的时间和坐标系统。导航体系一旦形成,月球设备就能够逐步减少对地球实时测控的依赖,提高自主运行和协同能力。

这一研究与中国计划建设的国际月球科研站直接衔接。按照中国国家航天局已经公布的规划,国际月球科研站将由月面段、月轨段和地面段组成,建设内容涵盖能源供应、指挥信息、通信导航、月面运输和科学研究等系统,基本型计划于2035年前建成,重点布局月球南极区域,随后继续向规模更大的拓展型发展。科研站投入长期运行后,月面可能同时存在固定科研设施、移动探测设备、能源系统、通信设施和运输设备,未来还将涉及载人活动。导航和授时系统将与能源、通信和运输一起成为维持科研站运行的基础设施。

中国正在规划的鹊桥通导体系也服务于这一长期目标。中国探月工程此前已经利用鹊桥中继卫星解决月球背面与地球之间无法直接通信的问题,未来规划则进一步向网络化通信和导航服务发展,通过环月轨道、地月平动点等不同空间节点建立覆盖月球附近区域的通信网络,同时提供导航定位和授时能力。随着国际月球科研站建设推进,单颗航天器承担单一任务的运行模式将逐步转向多颗卫星、多个月面设备和地面系统协同工作,地月导航和鹊桥通导网络将共同承担这套体系中的信息与位置服务。

美国和欧洲也在建设类似的月球基础设施。NASA正在推进LunaNet框架,希望未来不同机构和企业的月球航天器能够按照统一标准使用通信、定位、导航和授时服务;欧洲航天局推进的Moonlight计划则拟通过月球通信和导航卫星星座,为月球轨道和月球南极区域提供服务。各方目前采用的技术架构和建设方式存在差异,但未来月球活动的发展方向已经逐渐一致:随着探月任务数量增加,导航将从单次任务配套系统转变为能够被多个航天器和月面设施共同使用的公共基础能力。

中国地月导航研究因此与未来几十年的探月计划形成一条清晰技术链。近期需要解决航天器跨越地月空间时的连续定位问题,随后建立月球附近统一的时间和坐标体系,再通过月轨卫星、通信导航节点和月面设施形成稳定网络。到国际月球科研站进入长期运行阶段,导航系统将承担月面车辆定位、航天器精确着陆、设备协同、时间同步和人员活动支持等任务,使月球探测从依赖地球逐项指挥的任务模式进一步转向月球附近空间的自主运行。