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月球探索与殖民

https://zh.wikipedia.org/wiki/月球殖民

探索计划

人类对月球的探索已从单纯的“抵达”转向“驻留”与“利用”。当前的探索计划主要分为无人勘测、载人登月、建立前哨站以及最终实现永久殖民四个阶段。重点在于验证生命维持系统、原位资源利用技术以及地月运输链的经济可行性。

  • 美国
    • 先锋计划
    • 游骑兵计划,又译:徘徊者计划
    • 测量员计划
    • 月球轨道计划
    • 阿波罗计划
    • 星座计划
    • 阿耳忒弥斯计划
  • 苏联/俄罗斯
    • 月球计划
    • 探测器号计划
    • 月球车系列
    • 载人登月计划
  • 中国
    • 嫦娥工程(中国探月工程)
          • 嫦娥一号 2007
          • 嫦娥二号 2008:基于嫦娥一号备份星进行技术改进
            顺路完成了小行星4179国际首次近距离的光学探测,使中国成为了第 4 个探测小行星的国家或地区
          • 嫦娥三号 + 玉兔号 2013:中国成为第 3 个月球软着陆的国家(苏联 1966、美国 1966)
          • 鹊桥中继卫星 2018
          • 嫦娥四号 + 玉兔2号 2018:嫦娥三号备份,配合同一年部署的鹊桥中继卫星用于探测月球背面。
          • 嫦娥五号探路星 2014
          • 嫦娥五号 2020:携带1731克月壤样本返回。
          • 鹊桥二号中继卫星 2024:与鹊桥中继卫星协同工作,开展高精度月球轨道测定轨技术验证。
          • 嫦娥六号 2024:嫦娥五号的备份,携带1935.3克月球背面月壤样本返回(人类首次采集月球背面月壤)。
          • 嫦娥七号 2026年8月(计划):月球南极环境与资源勘查,为月球科研站建设奠定基础。
          • 嫦娥八号 2029:与嫦娥7号组成中国月球南极的科研站基本型。
        • 宇航服、火箭、飞船、着陆器的研发与测试
        • 无人登月 2027:释放科学载荷
        • 载人绕月 2028
        • 载人登月 2029
        • 国际月球科研站
  • 印度

    • 月船计划

      • 月船1号(2008):轨道探测器 + 硬着陆探测器

        中国与印度首次“触月”任务时间接近:
        中国嫦娥1号:2007年10月24日发射,2009年3月1日 结束任务之后进行了硬着陆探测。
        印度月船1号:2008年10月22日发射,2008年11月14日 月球撞击探测器以受控方式撞击南极。

        很难不让人觉得,印度这就是在和中国攀比,目的抢在中国前面成为第 5 个着陆月球的国家(苏联 1959、美国 1962、日本 1993、欧洲航天局 2006)。
        而且月船1号轨道器还没有达到预期寿命的时候出现了多项问题,并在2009年8月28日与地面失联了。
        更加让人觉得这是匆忙上阵导致的。

      • 月船2号(2019):轨道探测器 + 着陆器 + 月球车(坠毁)

      • 月船3号(2023):着陆器 + 月球车 + 推进模组
        使印度成为继前苏联、美国、中国之后,第四个将探测器软着陆在月球表面的国家、也是首个成功将登陆器降落月球南极附近的国家。
  • 日本

    • 日本探月计划
      • 辉夜号 2007年9月13日发射,2009年6月11日受控硬着陆。
  • 韩国
    • 韩国探月计划

月球殖民

优点

月球殖民具有多重战略与科学价值:

  1. 深空探测跳板:月球重力仅为地球的 1/6,且无大气层阻力,是前往火星及更远深空的理想燃料补给站和中转港,可大幅降低发射成本。
  2. 科学研究平台:月球背面是进行低频射电天文观测的绝佳地点,不受地球电磁干扰;月面环境也适合进行基础物理、材料科学及生物实验。
  3. 资源开发潜力:月球土壤中含有丰富的氦 -3(潜在核聚变燃料)、稀土元素、钛铁矿以及水冰(可分解为氢氧燃料和饮用水),具有极高的经济开采价值。
  4. 地球备份与监测:作为人类的“第二家园”雏形,可提供极端情况下的生存备份;同时便于从独特视角监测地球气候与环境变化。

可行方案

实现月球殖民主要依赖以下核心技术方案:

  1. 原位资源利用 (ISRU)
    • 水冰提取:在月球南极永久阴影区开采水冰,电解制取氧气和氢气。
    • 月壤建筑:利用月壤烧结或 3D 打印技术建造居住舱,减少从地球运输建筑材料的成本,同时提供辐射屏蔽。
  2. 生命维持系统 (ECLSS)
    • 构建闭环生态系统,实现水、空气和食物的高效循环再生,减少对地球补给的依赖。
    • 利用藻类生物反应器和温室种植技术提供氧气与食物。
  3. 能源供应
    • 太阳能阵列:在月球南极“永昼峰”部署大型太阳能板,确保持续供电。
    • 小型核反应堆:为月夜期间(长达 14 天)或高能耗工业设施提供稳定基荷电力。
  4. 辐射与微流星体防护
    • 将居住模块建于熔岩管洞穴内,或在模块表面覆盖数米厚的月壤层,以阻挡宇宙射线和太阳风暴。

进度

美国:阿尔忒弥斯计划

阿耳忒弥斯登月计划就是美国说的“重返月球”,于2017年正式启动,目标是在月球上建立一个永久基地,并促进人类前往火星。

《阿尔忒弥斯协定》(Artemis Accords)是由美国国家航空航天局(NASA)主导、于2020年10月13日与澳大利亚、加拿大、意大利、日本、卢森堡、阿联酋和英国共同签署的月球探测国际合作框架。该协定旨在为美国的“阿尔忒弥斯计划”构建国际伙伴关系,规划分三步于2024年实现载人登月(包括无人绕月、载人绕月及登月任务)。截至2025年11月,签署国已从最初的8个扩展到60个。协定被定位为一份不具约束力的多边协议,主要用于指导签署国在月球、火星、彗星和小行星等天体的民用探索与资源利用活动。

2017年10月,美国国家航空航天局正式宣布将实施阿耳忒弥斯计划,其目标是在2024年前将美国航天员送上月球,并在2028年前于月球表面建立永久基地。
2019年5月,美国总统唐纳德·特朗普表示,将全力支持阿耳忒弥斯计划,争取2024年实现重返月球,并尽快实现人类长期居住在月球等初步目标。
2021年11月9日,美国国家航空航天局宣布推迟载人登月计划至2025年。
2022年11月16日,NASA在肯尼迪航天中心成功发射阿耳忒弥斯1号登月火箭,完成绕月飞行之后12月11日溅落大西洋。
(计划) 2026年4月,发射阿耳忒弥斯2号载人绕月飞行。
(计划) 2027年中期,发射阿耳忒弥斯3号实现该计划第一次载人月球表面探险。
(计划) 2028年9月,发射阿耳忒弥斯4号,建立月球门户空间站。
(计划) 2030年3月,发射阿耳忒弥斯5号,送宇航员进入月球门户空间站,并完成载人月球表面探险。
(计划) 2031年3月,发射阿耳忒弥斯6号,完成载人月球表面探险。

中俄:国际月球科研站

International Lunar Research Station

国际月球科研站是一个由中国国家航天局与俄罗斯国家航天集团共同主导、多国参与的月球基地计划,旨在建立一个长期自主运行、短期有人参与的综合性科学实验设施。
该科研站位于月球南极区域及月球轨道,具备地月往返、能源供应、通信导航及月面科考等能力,并规划开展月球地质、资源利用、天文观测等多学科研究,目标于2035年前完成基本型建设,2045年前扩展为功能完备的月基科研平台。

国际月球科研站的概念最早由中国于2016年提出,2021年3月中俄签署《关于合作建设国际月球科研站的谅解备忘录》,同年6月联合发布《国际月球科研站路线图(V1.0)》及《合作伙伴指南(V1.0)》,正式启动计划。截至2025年4月,已有17个国家及国际组织、50余个科研机构加入合作,包括巴基斯坦、阿联酋、南非、埃及等国,并持续扩大参与范围。

该计划分阶段实施,当前进展包括:中国2024年发射鹊桥二号中继卫星以支持后续任务;2026年及2028年将分别发射嫦娥七号(月球南极环境与资源探测)与嫦娥八号(月面资源利用技术验证);俄罗斯则计划于2027至2030年间发射月球26号至月球28号系列探测器,共同推进科研站基础建设。

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