攻克地月导航“无人区”

什么叫地月空间?为啥给地月导航那么重要?咱先唠唠这事。一般说地月空间就是从地球轨道一直往外延展,甚至能扯到200万公里那么远。现在讲的多指距离地球4万公里的同步轨道带和45万公里的地月L2点这块辽阔的宇宙区域。因为人类活动越来越往太空钻,这块地儿也成了科技前沿探索的重头戏。欧空局那边给算过一笔账,到了2030年,全球的政府和私营企业搞探月任务的,加起来估计有超过100个。每次航天飞机在这上面飞,那都是未知地带,里头到处是坑。要想稳住自己和其他飞行器的位置,这时候得有一种看家本事——地月导航。 你看咱在地球上,导航早就变成生活里的日常必需品了。可是一旦飞过40万公里那么一大段,航天器就进入了没什么人走过的“无人区”,没有现成的高精度地图和通信系统保障。所以说,以后要想好好开发月球,光造好车不行,还得把路铺出来,得让人知道自己在哪、要去哪、怎么去。地月导航就是咱们去月球过日子的重要地基。不过因为地月空间基本没人踏足过,搞这套导航系统碰到的技术坎儿可不少。 首先是时间基准那事儿比较怪。地球和月球边上的引力环境不一样,运动速度也不一样。时间过得快不快跟引力大小还有速度高低直接挂钩。这就导致月球上的钟和地面上的钟走得节奏完全不一样,没法直接把咱们平时用的协调世界时套上去。 其次是空间基准不稳定。在地球上咱能找好多大地标志点来定坐标,但在地月空间里没法建长期固定的坐标架子。这种先天的漂移让搞出高精度、能溯源回地球的坐标系统变得特别难。 最后是那点现成的导航手段不太管用。现在用的大多是地基深空测控网、北斗那些空间服务技术或者是星间链路技术。可这些手段都有短板。比如测控网资源有限覆盖不够广;北斗的灵敏度也受限还有个几何分布的问题。另外,一次航天任务得经过十几个阶段呢,每个阶段需求都不一样,哪一种技术都没法单打独斗把全程照亮。 搞出一套能溯源回地球的月球时空基准理论,给咱们在天上和月球上活动提供一把可靠的宇宙标尺——这就是咱科研人员现在正在死磕的难题。针对这种情况有个分层解决的法子:在地球旁边的近地空间里可以用北斗系统给航天器带路;在地月空间里头部署专用卫星搭成一个自己管自己的测量网;到了月球附近的近月区域就能通过月面设施联手起来服务用户。这三层网络连在一起同步运行,凑成了从地球通到月球的全区域导航网。 这个体系不光是咱们跨越地月空间非走不可的路引子,还是撑着月球科研站长期干、载人登月天天搞、甚至下一步去火星甚至更深处探险的大柱子。 嫦娥奔月的神话当初是寄托了古人对月亮的美好幻想。今天月球成了咱们迈向太空的第一步台阶,又被注入了新的科技活力。从背着月球着陆到把人送上月球去上班——这一步步其实是在说技术上怎么突破难关,更是文明向宇宙深处进发的宣言书。 迟早有一天北斗系统会实现从经天纬地、指挥全球到锚定月球、引领整个宇宙的大跨越。作者是中国科学院空天信息创新研究院的研究员和博士生导师,本文由本报记者吴月辉整理报道徐 颖(原标题:攻克地月导航“无人区”)。