我国科学家吴月辉与徐颖团队成功突破了地月导航的技术难题,为探索这片人类鲜少涉足的宇宙“无人区”奠定了基础。他们把人类活动的触角延伸到了从地球低轨直到200万公里外的月球周围。尤其到了2030年,全球预计会有超过100个探月任务启动,这使得4万到45万公里这个广阔的地月空间成为科技前沿的焦点。面对这种跨越尺度极大的深空航行,传统的地球实时导航系统显得力不从心,航天器进入这片“蛮荒之地”后,缺乏高精度地图和通信系统的出行保障成了重大挑战。科研人员给未来的月球探索与开发提出了“既要造好车,更要铺好路”的理念,认为必须能实时知晓自身位置、目的地和路线。为了应对这种状况,他们提出了三层网络互联同步的方案:在近地空间依靠北斗系统提供初始定位;在地月空间部署专用导航卫星构建自主测量网;在近月区域通过月面设施实现协同服务。 这个体系通过多维多源融合的手段来应对不可预见的风险,把连接地月乃至深空的导航体系视为支撑载人登月常态化和迈向火星的基石。嫦娥奔月神话寄托了古人对月亮的美好想象,今天月球作为人类迈向太空的第一站焕发出新的生命力。徐颖是中国科学院空天信息创新研究院的研究员兼博士生导师,她带领团队攻克了构建能溯源到地球的月球时空基准理论这一难题。该团队研发的系统首先解决了时间基准扭曲的问题,因为地球与月球附近的引力环境和运动速度不同导致时间流逝速率各异。其次解决了空间基准动荡的问题,这种坐标飘移使得建立高精度空间基准变得极为困难。 最后他们解决了导航手段力不从心的问题。目前常用的深空测控网受限于资源和覆盖性;北斗系统受限于灵敏度和几何分布。地月航天任务覆盖十余个阶段且需求各异,没有单一技术能独自照亮全过程。因此他们采用了上述三层网络互联同步的方式来应对挑战。 随着人类活动范围的扩大,地月空间正成为科技前沿探索的新焦点。科学家们把目光投向了从地球低轨延伸至月球及远至200万公里的宇宙空间。尤其到了2030年,全球政府和私营企业预计将有超过100个探月任务展开。每一次跨越地月星海的飞行都充满未知与艰险。为了锚定自己和其他飞行器之间的相对位置,地月导航成为了一项至关重要的能力。 虽然当前地球上的实时导航已融入日常生活,但一旦跨越40万公里的大尺度空间,航天器就进入了没有经过文明标记的“蛮荒之地”。出行保障成了巨大挑战。因此面向未来的月球探索与开发不仅要“造好车”,更要“铺好路”。科学家们必须能够知道自身位置、目的地和路线。地月导航是我们走向月球开展日常活动的重要基础保障。 然而地月空间人类鲜少踏足,建设地月导航系统面临诸多技术难题与工程挑战。首先时间基准是扭曲的:地球与月球附近的引力环境不同导致时间流逝速率各异。其次空间基准是动荡的:地月空间无法建立长期固定的相对坐标框架造成溯源困难。最后导航手段力不从心:现有技术都有局限性且无法独自照亮全过程。 针对这些问题科学家们采用了多维多源融合的手段应对不可预见的风险:近地空间依靠北斗系统提供初始定位;地月空间部署专用卫星构建自主测量网;近月区域通过设施实现协同服务。这三层网络互联同步构成了全域导航体系。 嫦娥奔月神话寄托了古人对于月亮的美好想象,今天月球作为人类迈向太空的第一站焕发出了新的科技生命力。从月背着陆到载人登月,月球作为地球活动的延续不仅是技术突破的轨迹更是文明向宇宙深处延伸的宣言。终有一天北斗系统会实现从经天纬地、导航全球到锚定月球、引航寰宇的跨越。(作者为中国科学院空天信息创新研究院研究员徐颖)