本文于2021年03月26日发表在《上海航天（中英文）2021年第三期》，由张崇峰／上海航天技术研究院、许惟扬／上海宇航系统工程研究所、王燕／上海航天信息研究所等作者共同编撰 摘 要: 载人月球探测是浩大的系统工程，组成复杂，关键技术多，研制周期长，经费投入高，任务风险大。月面活动是载人月球探测任务体现能力、保障安全、提升效益的重要组成部分，必须回答＂为什么＂＂去哪里＂＂怎么干＂等问题。本文从国内外月球探测历程出发，结合当今世界月球探测领域趋势与局势，从月球战略布局、月球科学内涵开展分析。针对月面驻留与活动工程实施，对比 Apollo 与 Artemis 计划方案，提出兼顾可行性和工程效益的月面实验室方案。结合未来发展方向，提出载人月球科研站建设发展思路和月球熔洞探测设想，探索具有中国特色可持续发展的载人月面活动发展道路。 引言 作为地球唯一的天然卫星，月球自古以来就是 人类文明发展的重要参与者与见证者。1959 年 1 月 2 日，苏联的月球 1 号探测器在距月球 5 995 km 飞 跃 ，成 为 首 个 接 近 月 球 的 探 测 器。 自 1959 年 至 今，人类共进行了 121 次月球探测任务，成功或部分 成功 70 次。美国＂Apollo＂计划是人类历史上唯一 成功实施的载人登月工程，在 1969—1972 年期间， 6 次成功将 12 名航天员送上月球。 最近一次完成月球探测任务是我国于 2020 年 11 月 24 日发射＂嫦娥五号＂月球探测器，历时 23 天成 功实现我国首次月球采样返回任务，标志着我国探月工程已圆满完成＂绕、落、回＂3 个发展阶段。 近年来，随着航天及深空探测技术的发展，在国际月球探测新热潮下，人类对月球的认识不断加深，进一步深入地了解月球，开发和利用月球资源，建设可 持 续 发 展 的 月 球 前 哨 站 成 为 新 的 发 展 方 向 。 2019 年 5 月，美国国家航空航天局（NASA）发布重返月球的＂Artemis＂计划，目标 2024 年实现载人登陆月球南极，2028 年实现月面长期驻留，重新拉开新时代载人月球探测的序幕。 新时期的载人月球探测将以能力驱动为主导，分阶段实施载人月球探测，开发深空载人航天器，探索新技术应用，以月球为跳板验证地外天体表面生存与活动技术。我国经过载人航天与探月工程的发展，积累了地月往返与月球着陆相关关键技术与工程经验，在月球上留下中国人足迹的时机已经来临。本文将聚焦月面活动系统任务需求与发展规划，从月球战略利益、科学探测需求与工程实施的 角 度 梳 理 我 国 载 人 月 球 探 测 月 面 活 动 发 展 新思路。 1 月球战略利益 近年来世界各国发布了月球探测计划，其中，美、俄两个重点航天大国分别通过《Artemis 计划》和《月球综合探索与开发计划草案》，发布后续载人月球计划，目标建立月球基地并开展原位资源利用。 美国对于月球事物采取先建立国际秩序再逐步竖立单边主导国际秩序的手段，通过《外空条约》《月球协定》约束各国行为，再试图通过《Artemis 协定》拓展其利益。 1.1 Artemis协定 2020 年 10 月，美国在联合多国开展＂Artemis＂计 划 的 同 时 ，主 导 英 国 、日 本 、加 拿 大 等 8 国 签 署＂Artemis 协议＂，单方面提出超出《月球协定》和《外空条约》之外的权利要求。该协定以美国的＂Arte‑mis＂载人登月计划为名，提出 10 条框架性的建议，即＂和平目的＂＂透明度＂＂互操作＂＂应急协助＂＂空间物体登记＂＂科学数据发布＂＂遗产保护＂＂太空资源＂＂避免活动相冲突＂和＂轨道碎片与航天器处置＂。 其中，两条核心内容＂遗产保护＂＂太空资源＂允许企业开发和利用月球资源，拥有所有权，并提出在月面设施和遗产附近建立排他性的安全区，显示美国谋求在月球划设领土，试图绕过《外空条约》与《月球公约》中已形成共识的和平开发太空资源并不得以任何形式谋求主权的规定，建立以美国单边主导的月球新秩序。考虑到月球资源富集区域的稀缺性，《Artemis 协议》对我国未来在月球领域发展带来威胁。 1.2 我国月球战略需求 月球利益属于国家战略利益，需要决策者具有深远的战略眼光，采取前瞻性措施提前布局。其中，技术实力是最重要的＂破冰石＂，谁掌握科技，谁就掌握话语权。国际法或国际公约往往在＂君子协定＂的框架下，有着权利的边界，话语权是最终争夺的焦点。 我国作为新世纪的航天大国，在已经具备一定经济和技术基础的条件下应尽早布局月球战略，在月球部署可长期运行并永久存在的月面设施，争取战略主动，抢占稀缺位置，确保月球探测领域话语权。同时积极拓展国际合作，推动以和平共荣为目的的月球发展战略，体现大国担当，把＂人类命运共同体＂拓展到整个地月空间，为国家航天强国战略提供有力支撑。 2 新时代月球科学 新时代的月球科学将面向对月球本身的探测，通过对月球物理、化学和地质的研究，有助于更好地了解月球、地球乃至太阳系的起源和演化。部署月基天文观测设施，可为更好地了解宇宙、观测地球提供有利的平台。利用月面超真空、低重力环境，将有助于开展在地球上难以实现的科学实验。 在月球上开展生物学研究，将可以观察在地外极端环境中生物和有机系统的稳定性、生态系统的自主调节等。 2.1 月球科学内涵 近 10 年来，美国和欧洲空间局的有关研究机构发布了一些重要文献，对月球科学研究内涵进行了深入阐述，有代表性的文献有美国＂月球探索分析组（Lunar Exploration Analysis Group，LEAG）＂提出的＂月球探索路线图＂（The Lunar Exploration Road‑map，LER），提出月球科学内涵包括 3 个方面： 1）关于月球的科学（Science of the Moon）。研究月球目前的状态和历史演变，以便深入认识这颗特殊的天体，进而了解内太阳系的演变。重点开展对月球表层及里层地质、物理、化学等特性研究，以及近月空间环境研究。 2）基于月球的科学（Science from the Moon）。利用月球上无大气层、无电离层和高稳定性等环境特点，将月球作为观测地球和其他天体的平台，进行观测和研究受益的学科有天文学、天体物理学、太阳物理学、空间物理学和高能物理学。 3）居于月球的科学（Science on the Moon）。研究月球环境对地球生命的效应、对生命保障系统的效应以及人类在月球上的存在对月球环境的效应，通过在地外环境中有关医学和生理学方面的知识积累，为人类踏上其他星球做好准备。 2.2 月面科学热点 经 过 数 十 年 的 分 析 研 究 ，以 及 世 界 各 国 持 续开展的无人探测，人类已积累了较为全面的对月球的认知。当今月球科学目标从寻找填补认知空白的重大发现，逐步迈向对精细目标的测量、对未知区域的探测，以及利用月球环境及空间资源开展的空间观测和物理实验，梳理月球科学热点方向如下： 1）探测未知高价值区域。通过环月探测和多次落月小范围巡视探测，已取得月球大部分区域高清影像和数据，形成对月球较为深入的了解，然而仍有许多常规手段无法探测的区域可能具有潜在的巨大科学价值。 例如，通过部署月面机器人进入月球熔洞内部区域，对月球内部结构开展探测，对了解月球起源与演化具有重要意义。同时，月球熔洞作为未来载人月球基地潜在选址区域，具备战略价值。同样具备战略及科学价值的还有极区永久阴影区，其潜在的水冰资源将为未来建立可持续发展的月球科研站并实现月面燃料生产加注提供可能。 2）对月表下物质采集。月球样本对人类认识月球起到了革命性的作用，目前世界上仅美国、苏联 和 我 国 在 特 定 地 点 取 得 不 到 384 kg 的 月 球 样本，仅覆盖月球极小部分的信息，同时因缺乏深钻能力，未对地下样本进行取样。利用载人月面系统自重优势，可实现 3 m 以上超越表面月壤层的采样，钻取岩心样本，对理解月球内部结构与成分具有重要意义。 3）原位资源利用。针对未来月球探测基地建设的任务需求，如所有设备物资从地球运输，代价高昂且费时费力，有必要进行月面原位建造，需开展月表资源快速探测和高效采集技术研究，月壤原位成型工艺、小型化和轻量化 3D 打印设备等技术研究，形成月面原位建造方案。开展原位资源勘探、开采与利用研究，实现地外天体水、氧、金属及燃料等基本物资的原位补给。 4）宇宙空间物理观测与测量。月球轨道稳定、无光学污染、无大气圈扰动等空间环境特点，这为月基天文及空间物理观测带来优势。载人月球探测初期重点关注空间物理测量，可搭载相应载荷开展紫外、可见光和红外波段干涉测量、太阳高能射线及光学观测、地球观测和空间观测等活动。远期建设月球科研站期间，利用定点大型设施长期能源及通信支持能力，开展基础设施建设，部署月基天文望远镜、月球光学干涉仪以及超低温环境的远红外天文观测站。 5）地 外 天 体 生 命 科 学 研 究 。 利 用 载 人 任 务舱 内 环 境 ，可 开 展 由 航 天 员 参 与 的 舱 内 生 物 实验 ，验 证 低 重 力 状 态 下 微 生 物 、藻 类 、低 等 植 物 、高 等 植 物 及 动 物 的 适 应 生 长 能 力 。 开 展 地 外 天体生物式再生生命保障月面在轨试验，为远期建设具备生物循环供氧、食物生产等半生态舱进行验证。 2.3 有人参与的月面科学探测模式 新时代的月球科学目标，对月面活动综合能力提出要求，过去单点着陆和小范围的探测活动模式，随机性较高，难以满足全面性、针对性和精细化要求。需通过部署综合能力较强的月面实验室支持多学科探测与试验，满足更长时间、更大范围、更多载荷支持能力需求。 考虑到科学实验复杂性和操作性需求，应发挥＂人＂的优势，重点开展由航天员参与的月球科学实验，利用航天员复杂操作能力、全局观察能力、决策判断力、发现未知等无人系统难以具备的能力，提升月面科学效益，取得成果突破。有人参与的月面实验主要有以下模式： 1）实验展开。独立工作的月面载荷需要航天员通过对地形的简单改造完成月面部署，需要航天员完成载荷运输、装配、月面部署、掩埋部署、电缆连接（有线载荷）、载荷开启与测试。 2）实验参与。由航天员全流程或局部环节参与实验流程，包括舱内实验及部分月面实验。主要任务有样本输入、数据读取、状态观测与记录、实验设施的人工操作等。 3）成果获取。由航天员对实验的最终成果进行收集并完成该项实验，主要针对月面土壤及岩石采样、小样本月面原位资源提取，以及原位制造样品收集和月面科学载荷试验样本收集等。 3 月面驻留与活动工程实施方案 载 人 月 球 探 测 工 程 是 一 项 技 术 难 度 高 、经 济体量大、效益影响广的复杂航天工程任务，具有高度的战略性、创新性和挑战性。月面驻留与活动是载人月球探测任务体现能力、保障安全、提升效益的重要组成部分，将推动各领域技术发展，代表着我国当前载人航天与深空探测技术结合的最高水平。 3.1 Apollo 方案 Apollo 计划作为目前唯一成功实施载人月球登陆的系列任务，具有重要参考价值。Apollo 方案是一种单点着陆，短期活动（≥3 d）方案，计划中各次任务无明显继承与串联关系。 Apollo 11、12、14 号登月任务，采取基础＂登月舱+航天员＂模式。登月舱地面起飞时质量为 14.7 t，宽 4.3 m，最大高度约 7 m，由下降级和上升级组成。 下降级由着陆发动机、着陆腿和仪器舱组成。上升级为登月舱主体，由航天员座舱、返回发动机、推进剂贮箱、仪器舱和控制系统组成，航天员可居住容积 约 4.5 m3，满 足 2 m 身 高 的 航 天 员 基 本 生 存需求。 Apollo 任务中航天员着登月服出舱进行月面考察与科学实验活动，在 Apollo 14 号任务以后，通过对登月载荷的重新设计，于 15、16、17 号任务中配置载人月球车，成功形成了＂登月舱+航天员+月球 车＂的经典任务模式，如图 1 所示。 Apollo 载人月球车总体结构形式类似于敞开式的 4 轮电驱动汽车，采用两乘员配置，4×4 全轮电驱动（4 轮独立驱动），双横臂式独立悬挂，前后桥均采用＂阿克曼＂转向模式。两乘员并排安置在车辆中部，操控台位于两乘员中间。 Apollo 计划以成功实施登月为核心任务驱动，可 作 为 载 人 月 球 探 测 的 最 小 配 置 模 式 ，其 特 点如下： 1）驻 月 能 力 不 足 。 在 Apollo 系 列 任 务 中 ，Apollo 17 号实现了最长 72 h 的月面驻留，登月舱驻月能力主要取决于上行载荷的约束，由于同时兼顾航天员落月及返回需求，携带月面生存物资有限，航天员驻月时间较短。 2）舱外活动能力有限。Apollo 14、15、16、17 号任 务 都 完 成 了 3 次 出 舱 活 动 ，最 大 舱 外 活 动 时 间7 h。航天员出舱采取物资包更换模式，由于登月服系统需消耗大量电、气、液等物资，2 名航天员一次出舱所需携带的物资远大于同时间下舱内生活所需物资。同样，由于登月载荷有限，无法支持更多次出舱任务。 在月面低重力环境下，航天员行走在松散的月壤表面，移动能力受到较大限制。通过 Apollo 任务经验总结，航天员月面行走能力不大于 1 km/h。后期可部署载人月球车，大幅度提升月面移动效率。 然而，舱外活动范围主要受登月服出舱时间约束。 以 Apollo 任务为例，在 7 h 的出舱活动时间下，航天员步行往返最远距离为 3.5 km。即使在配置载人月球车的情况下，仍然需考虑发生故障问题下航天员可自行步行返回登月舱，因此，舱外活动围绕登月舱开展，最远距离仍应小于 7 km。 3）无可持续性。Apollo 计划作为单纯政治驱动的产物，在实现主要目标后，由于难以提出后续衔接任务，无法支撑长期发展。同时 Apollo 登月模式为典型的单点到达及返回模式，未部署可持续运行资产，不具备月面持续工作能力。 3.2 Artemis计划 Artemis 计划聚焦南极，提出大本营概念，以定点精细探测、验证地外天体表面生存与活动技术能力为主要目的，各次任务在固定选址区域实施，逐步 拓 展 月 面 系 统 规 模 与 能 力 。 Artemis 计 划 于2024 年实现再次登月、2028 年建立可开展载人火星验证的月球前哨站为两大任务阶段。 阶段 1：2024 年登月（如图 2 所示）。 总共涉及3 次任务，其中，Artemis 1 号、2 号完成载人飞船地月飞行和环月飞行试验，Artemis3 号任务实现 2 名航天员载人着陆月球南极。在 3 号任务前，分别发射太阳能电推进舱、轨道加压舱及载人着陆器在月球大椭圆轨道组成基础型＂门户＂空间站。同时，1 号~3 号任务期间支持多次商业月球发射任务，部署月面科学及工程应用载荷。 Artemis 3 号载人着陆器（Human Landing Sys‑tem，HLS）将携带 100 kg 的科学工具和设备到达地面，目标是返回 35 kg 的样本。2 名航天员将在月球南 极 着 陆 点 2 km 范 围 内 开 展 活 动 ，驻 留 时 间 较Apollo 17 号有较大提升，支持 6.5 天内 5 次出舱活动任务。 航天员将收集各类月球地质样本以供返回地球研究，其中，岩石样本有助于确定月球撞击事件的顺序，配置核心筒工具（Core Tube）用于捕捉被困在风化层中的原始太阳风样本。同时，航天员将重点针对小型永久阴影区开展科考活动，采集永久阴影区内外的配对样本，以确定挥发物的存在并评估永久阴影区内外的岩土差异。 阶段 2：2028 年扩展登月任务，准备火星计划（如图 3 所示）。 后续 Artemis 计划将通过 5 次任务直到 Artemis 8 号分步部署月面设施，建立 Artemis前哨站。 前哨站将重点部署 3 大系统： 1）全地形月球车（无加压漫游车），以在某地区周围运送合适的航天员； 2）可移动的居住平台（加压漫游车），能够容 纳 4 名 航 天 员 从 前 哨 站 出 发 进 行 长 时 间 旅 行 ； 3）月面居住舱，提供可维持长达 60 d 的前哨基地。 同时，配置通信、电力、辐射屏蔽、废物处理和储存这些配套设施，共同构成了 Artemis 前哨站，形成持续生存能力。可在未来几十年里，通过重新建立相关设施测试人类在太阳系更远的地方执行任务所需的系统。 Artemis 计划以验证地外天体表面活动、原位资源利用等能力为驱动，以建立月球前哨站并向载人火 星 拓 展 为 目 标 规 划 的 可 持 续 发 展 路 线 。 对 比Apollo 方案，Artemis 载人任务通过建立＂门户＂月球轨道空间站，并采用分段发射的方式大幅提升落月载荷能力。 Artemis 计划对地月运输能力提出较高需求，需建立＂门户＂月球轨道空间站，采取月球轨道可复用推进舱模式提升落月载荷能力。有学者针对这一方案提出反对意见，认为该模式将额外损耗大量推进剂在各转移、对接阶段，同时由于系统过于庞大复杂，任务成本代价巨大。整个 Artemis 计划，第1 阶 段 3 次 任 务 总 共 需 进 行 3 次 空 间 发 射 系 统（Space Launch System，SLS）重型火箭发射，以及至少 5 次商业火箭发射任务。后续每次任务都需要完成至少 4 次发射任务。 3.3 月面实验室方案 考虑运载能力及任务成本有限，Artemis 计划过于庞大复杂，应在成熟掌握基本载人月球探测能力后开展。同时建设月球轨道空间站由于轨道面固定，无法兼顾全月着陆需求，不宜在月球前哨站选址不明确的情况下开展建设。月面实验室方案在 Apollo 模式下的＂登月舱+航天员+月球车＂基础上通过增加一次发射任务部署，形成以月面实验室为月面工作、生活、能源、通信 和 科 研 中 心 的 载 人 月 面 活 动 新 模 式 ，如 图 4所示。 月面实验室利用与月面着陆器相同运载能力，一次发射，独立落月部署。相对于月面着陆器搭载航天员、月面上升器及航天员月面上升所需推进剂，月面实验室将节约大量载荷空间用来扩充加压舱体积及更多设施设备，满足驻月活动能力提升需求。部署月面实验室定位类似我国天宫实验室，满足航天员更长时间的进驻与工作需求，同时也为后续空间站建设与运营开展验证。月面实验室可作为小型月球科研站，在首次载人登月之前部署，支持多次载人落月进驻，并为后续月球科研站开展验证。 月面实验室的部署较相同载荷能力下的月面着陆器将带来以下几方面的提升： 1）驻月能力升级。月面实验室将提供额外月面密封活动空间及物资，延长月面驻留时间。设置工作舱，满足航天员舱内站立、平躺、舱内试验等需求，提升工作能力及生活品质。设置气闸舱，实现进出舱泄复压隔离，节约舱内气体消耗，减少进舱月尘污染。 2）出舱支持及舱外活动能力升级。通过携带更多出舱物资，满足更多次出舱需求，同时与月面着陆器形成双安全中心，提升航天员出舱活动范围。落月载荷提升满足更多科学载荷需求，支持开展人机协同的多学科综合探测。 3）具备可持续发展能力。月面实验室舱顶部署大面积热辐射器，满足月午高温散热需求。通过携带大容量蓄电池组或核热源，满足在无光照低温长月夜期间最低功耗月夜生存需求，实现月面长期运行。月面实验室支持短期有人、长期无人运行模式。有人期间可为地外天体生存与活动技术、月球科研站建设与运营技术等开展验证。航天员离月后继续进行无人探测，开展满足时代需求的各类科学试验；针对复杂且长期运行需求的科学实验，可串联各次载人任务，实现由航天员完成部署、地面遥操作、自主运行及测量、由后发任务航天员确认及回收的新型月面科学实验流程。 4）作为月面资产提升影响力。作为深空装备提前部署至月面，成为我国持续运行、长期存在的月面资产。在美国企图通过 Artemis 协议开启月球＂圈地运动＂的背景下，可作为我国的对等反制措施，维持我国月球领域的影响力和话语权，以灵活应对国际形势变化。 3.4 可移动月面实验室方案 针对当前月球探测采取单点着陆、局部小范围探测随机性高、全面性不足的约束，提出可移动月面实验室方案。通过在月面实验室增加移动模块设计，部署具有月面大范围移动能力的月面移动实验室。对比常规无人月面巡视器，月面移动实验室可配置更大尺寸车轮及更大规模移动驱动及悬架系统，实现越障爬坡能力提升。同时利用舱体高度部署导航传感器，实现更大范围的自主避障行驶能力。 月面移动实验室思路解决了固定式月面实验室仅能支持月面固定位置多次载人任务，不利于在更大范围内充分了解和探测月球的问题。对比 Ar‑temis 方案以月球前哨站固定位置为中心开展辐射式探测，月面移动实验室具备更大范围开展多点灵活探测能力。在完成一次载人进驻任务后，月面移动实验室可由地面遥操作向后发载人任务选址区移动，并沿途开展科考活动，完成对月球不同地质区域的探测与采样，科学实验及月面采样样本可由地面远程分析和筛选后由后发载人任务带回地球。 部署月面移动实验室开展大范围移动探测，对科学和工程实施效益提升明显。然而，作为大范围移动需求，月面实验室应具备千公里级移动能力，对比当前地外天体巡视器几十公里级的移动能力，跨度较大。需解决大范围移动高安全、高可靠、高通过性系统设计技术，移动机构月面极端环境生存技术，以及大范围路径规划与自主导航技术。 4 中国特色的月面发展思路 新世纪的载人月球探测，中国需走出创新性和科学性兼顾的新发展路线，同时应对国际形势变化，部署月面资产，布局月球战略，掌握月球领域话语权。＂嫦娥四号＂作为人类首次部署月球背面的探测器，带来了巨大影响力。我国载人月球探测，更应在充分结合科学需求与工程可实现性的基础上，提出可持续发展的中国模式和中国方案。 4.1 中国载人月球科研站建设发展思路 载人月面活动发展以建立可供航天员长期驻留、生活、进行科学作业与生产的月球科研站为总体目标，从关键技术的突破、相关技术的延续性、基础建设的持续性、月面任务的需求性角度，将未来载人月球探测任务划分为 3 个阶段： 1）实施登月阶段 实施登月阶段作为我国首次载人月球探测阶段，以掌握载人登月技术为主要目标，规划 1~2 次有人环月既无人落月任务，并开展 2~3 次载人任务。部署月面移动实验室，在首次载人任务之前部署，串联 2~3 次任务。该阶段从战略上，通过部署月面移动实验室，作为长期运行月面资产，目标月面高价值区域开展多点探测。 从科学上，各次载人期间，月面移动实验室持续开展月面移动及探测活动，沿途开展科学探测，部署科学载荷，收集月球科学数据。工程能力达到 Artemis计划水平，一次任务具备不少于 7.5 次出舱活动能力。 2）驻月能力拓展阶段 该阶段以建立起可供航天员中期月面驻留与生存的中小型月面活动支持系统为目标，开展月面科研实验活动。该阶段从战略上建立月面能源、通信、载人生存中心，支持一定区域内持续开展月面活动能力，提供国际合作空间，取得国际领先地位。 从科学上开展月面科学领域建设，支持科学载荷定点长期运行，支持原位资源利用与开发技术研究；从工程需求上，针对长期月球站建设需求，开展相关技术验证，拓展驻月空间与时间；此外，开展月球货运任务，拓展月面系统规模，提升能力。 3）月球科研站阶段 针对建设长期运行的月球科研站目标，根据任务需求设立功能区域，通过人货分落形式，逐步拓展月面系统规模，部分功能区建立完成前由其他已建成区域兼顾其相关任务。 各阶段分步建设方案规划及设想组成如图 5 和图 6所示。 该阶段从战略上建成月面科研实验站，开展国际合作，联合开发月球，争取国际载人航天及月球探测领域领导地位。从科学上开展月面科学体系建设，支持各类月面相关科学学科发展，具备月面原位资源开发与利用能力。工程能力上，通过分步建设具有一定规模的月面电站、着陆场、月球站居住设施及月面资源开发与生产设施。在有货物补给的情况下，实现多人长期值守能力，远期利用月面原位资源，大幅降低地月补给需求。 4.2 月球熔洞探测设想 月球熔洞是火山熔岩管道局部塌陷后形成的天窗，存在巨大地下空间，提供相对恒温、辐射与微流星体的天然防护，是未来建立地下载人月球站的优势位置之一。开展月球熔洞探测，将实现人类首次进入地外天体地下空间。对熔洞内部结构及物质环境探测将对人类认识月球演化及太阳系起源的理解产生重大影响，是近期月球探测的热点方向。中国应争取成为人类首次进入月球内部空间的国家，深化对月球地下环境认识，并探索建立载人月面长期驻留环境的潜在场所和资源。 近 10 年来，通过对高分辨率月面图像的分析，已在月面查证了存在熔岩管塌陷形成的天窗以及下部潜在的洞穴。这类洞穴是未来月球原位探测甚至开展月球站建设选址的重点区域。目前已探测的熔洞分布如图 7 所示。 熔洞探测方案兼顾远期发展需求及月球科学 收获，可分为 3 个阶段： 1）无人设施进入阶段。由于熔洞地形复杂， 内部环境未知，须首先利用无人科考设施实现进入 探测。考虑到开展熔洞探测对移动导航能力要求 较高，同时需具备能源通信支持。可于首次载人月 球探测期间开展，利用载人月面设施作为中心节点 提供充电及无线通信中继支持，由航天员完成月面载 荷 测 试 及 遥 操 作 可 降 低 熔 洞 进 入 探 测 任 务 复杂度。 2）航天员进入阶段。在对特定熔洞完成内部环境巡查后，针对进入路径进行辅助设施部署及简易地形改造。在通过地面 1∶1 模拟验证后，可由航天员完成熔洞进入，并对洞口和洞内环境进行进一步改造，满足未来大型移动设施进入需求。 3）月球站改造阶段。在具备大型设施进入能力后，可逐步开展原位建造工作，通过建设充气式、3D 打印式等可加压月面建造设施完成月球站的初步建立，并依托熔洞月球站开展后续拓展任务。 5 结束语 载人月球探测工程将打开中国航天事业的新篇章，是我国从航天技术的追赶者、竞争者向领导者、先行者转变的新时期，是支撑我国加强航天强国建设战略，构建世界先进的载人航天与深空探测体系，到 2050 年重点领域比肩美国、全面建成航天强国的有利途径。 我国载人月球探测工程必将告别以目的地驱动的传统航天模式，以能力驱动为主导，寻求可持续推进，兼顾科学探测效益与技术发展的任务新模式。月面活动是载人月球探测体现能力、展现亮点、收获价值的重要阶段，在月面活动系统方案设计和领域发展规划上应以前瞻性的眼光布局月球战略，以创造性的思维部署月球科学，以发展性的规划支撑工程实施。 载人月球探测将支持中国航天事业走出一条从无人到有人、从月球到深空、从中国到宇宙的永无止境的发展道路。