中国探月工程总设计师吴伟仁近日向媒体透露,嫦娥八号月球探测器即将踏上前往月球南极的征途,旨在建立月球上的通信与能源系统,并探索就地取材的可能性。当被问及未来是否能在月球上打电话、盖房子时,吴伟仁给予了肯定的答复。
当前,地月之间的通信方式主要包括中继通信和射频通信等,而中国发射的鹊桥系列中继星更是实现了地球与月球背面的实时信息交换,显著提升了地月通信的稳定性。然而,随着载人探月任务的增多,对通信手段的需求也愈发迫切,这促使科研人员寻找更为高效的通信解决方案。
在国家航天局展出的国际月球科研站模型中,月球通信的解决方案显得尤为直观——铁塔与基站的结合。这一方案与地球上的通信基站原理相似,因此科研人员计划将成熟的5G基站技术引入月球,以满足科研站附近的日常通信需求以及智能化设备的物联网连接。
然而,月球的极端环境对通信基站提出了严峻的挑战。月球表面缺乏空气和淡水资源,使得基站散热成为一大难题。月球表面的温差极大,从太阳直射下的120摄氏度以上到阴凉处的零下100摄氏度以下,这种剧烈的温度变化对基站的稳定运行构成了极大威胁。同时,基站还需承受火箭发射和月面降落时的巨大震动,以及月球表面强宇宙辐射的侵蚀。
为了应对这些挑战,科研人员正在研发专门的月球通信设备,并配备额外的保护装置。例如,在散热方面,他们将放弃空气冷却或水冷方式,转而采用航天器常用的辐射散热装置,并选用耐高温、抗辐射的特殊材料。
月球通信不仅要满足科研站内的需求,还要与地球保持实时联系。考虑到地球与月球之间的平均距离达到38万公里,科研人员正在研究如何减少时延带来的困扰。一种可行的方案是建立月球通信卫星网络,利用几颗通信卫星就能满足月球上相对有限的通信带宽需求。
这一思路也得到了国际社会的广泛认可。例如,贝尔实验室正在为美国的“阿尔忒弥斯”载人登月计划研制月球通信基础设施,未来航天员将能够通过该无线网络进行数据传输、控制月球漫游车、进行实时地图导航以及传输高清视频。