月球水冰资源综合开发技术研究概况

水冰作为月球的重要资源，是未来月球科研站以及月球基地建设和运行的基本保障，开展月球水冰资源综合开发技术研究是目前各航天大国的关注热点之一。本文调研了有关月球水冰的探测和研究成果，阐述了月球水冰的赋存状态与分布特征，详细分析了月球水冰资源在开采提取、分离纯化、储存运输和分解利用等环节的技术方案，并简要评述了各个方案的优缺点。结合中国未来国际月球科研站的建设规划与美国以建立月球基地为目标的阿尔忒弥斯（Artemis）计划，评价分析了适宜开展月球水冰资源综合开发的地区和可行的技术方案，为中国在月球两极地区的水冰资源开发利用方案提供参考。     

24小时到达月球(上)

大约３０多年前，一些预言家曾指出，在“阿波罗”计划之后将出现商业空天飞机、大型轨道空间站以及人们将在地球和逐渐扩大的月球聚居地之间往返飞行。目前，美国航空航天局正在着手建造国际空间站，还在验证单级入轨可重复使用的运载器技术。除此而外，美国航空航天局的人类空间探索与开发初始计划还预想了利用地球以外的资源和开发创新性推进技术，这对最初到月球然后到火星的载人太空旅行而言是不可缺少的。今后１０年～１５年间可能被开发的两项关键技术———月球氧和更先进的推进技术可能为今后具有更先进技术的、经济的月球运输系统…     

可持续性月球水资源提取利用设计与分析

月球极区水冰资源开发利用是月球基地建设和可持续性运行的重要支撑技术之一。在对月球南极永久阴影区的工作地点进行选址的基础上，调研了国内外月球极区水冰资源开发利用计划、实施方案和发展趋势。提出了一种可持续性月球极区含冰月壤水资源提取利用方案，由移动式基地载具、原位钻取机器人和可移动式反射镜组三部分组成，具有灵活布置以持续性开采阴影坑内水冰资源的能力。对所设计方案的物质流和能量流进行了计算建模，并进行了程序化分析。计算结果表明，通过提升太阳能传递效率、光电转换效率、热提取加热效率和水电解效率，初始水冰质量含量高于5.0%,可以显著减少系统任务的总能耗。方案设计与分析结果可为中国月球基地任务提供参考。     

人类探索月球史

国际宇航界近年来重提登上月球,建立月球基地,开发月球资源,将月球作为人类向太阳系进军,载人飞向火星的前哨阵地和后勤支援基地。月球基地除了具有近地轨道空间站的优点外,还有它独到之处,如不需要轨道维持系统,可供开发和利用的矿产资源等。当然,建立月球基地不是一二个国家能担负起来的,它将是世界范围空间合作的产物。本期刊登的两篇文章,回顾了人类探索月球的历史,直到阿波罗载人登月这一历史壮举,并向读者介绍一点国际上对建立月球基地的设想。     

开发利用月球的新思路

1 引言 □□中国终于要探月了！ 关于探月的意义，有政治、科学、技术、经济以及外交等诸多方面。其最终目的是开发和利用月球，即开发和利用月球上的资源和环境。月球上的确有丰富的矿物资源，地球上所有的元素，月球上基本都有，但是否有开采价值，还是疑问。而人们真正感兴     

月表温度和地形对科研站选址的影响

月球极区具有独特的地理特征和潜在的水冰资源,是未来月球科学探测和基地建设的优选区域。但月球极地具有太阳光照条件差异显著、月地直接通信范围有限、月表温度变化幅度大、地势陡峭等特点,对选址研究提出了巨大挑战。定量化地研究月球极地相对宜居区的温度和地形分布,对于深入探索月球极地具有重要意义。利用月球勘测轨道器(LRO)上搭载的激光高度计(LOLA)和辐射计(Diviner)的观测数据产品,建立了一种月球相对宜居区的评估方法;并以月球南极为目标选取了典型的相对宜居区,对相对宜居区内的表面温度的日变化和季节变化特征进行了研究,分析对比了各相对宜居区的地形坡度、表面粗糙度和地形高度分布等情况。其中区域A(Scott M附近)地处月球南极的相对高地(约3～7 km),坡度(中位数为8°)和表面粗糙度(小于2 m)适中;区域B(de Gerlache附近)最靠近南极中心,太阳可见度可高达0.8,坡度较陡(中位数为12.4°),表面粗糙度适中(小于2 m);区域C(Amundsen附近)的地势最低(约-1.8～-0.5 km),太阳可见度(小于0.6)和地球可见度(小于0.5)最小,地形坡度最缓(中位数...     

新世纪的月亮(下)

二、月球太空港与月球旅游就像地球上的火车站、码头、机场、航天中心一样，开发月球首先必须建设月球太空港。届时，所有到达月球的旅客和货物都将在那里登陆或离去。月球上的各种建设项目都将尽可能地以其为轴心，各种交通要素，包括火箭加注设施、公路、铁路等，也都将由此向外延伸。作为一个重要的运输中心，太空港在为各项事业提供运输服务方面扮演了极其重要的角色。开发月球所需的电力设施、各种建设物资、氧气、水、农作物以及医疗设备等，都将由太空港在规模经济的指导下，按需分发给各处。目前，科学家将月球太空港的地址选在“阿…     

俄罗斯决定独立开发月球

据2006年12月28日报道，由于美国未接受联合开发月球的建议，俄罗斯决定独立开发月球，并将于2010年出台开发月球的具体计划。按照目前的设想，俄罗斯将制定2025年之前的月球开发“三步走”计划，其内容是：首先以“国际空间站”为基础建立轨道基地，发射载人飞船进行绕月飞行，建立月球探测综合设施；然后建立月球轨道站，并以此为基地开发月球飞船的燃料补给地；     

中国月球探测器的成就与展望

全面而简要地回顾了国内外月球探测的发展历程,介绍了中国月球探测器的工程研制和飞行任务实施情况,总结了中国月球探测器取得的技术成就和科学成果,展望了中国月球探测器的未来发展。     

克莱门汀—1的图像压缩技术

美国在１９９４年１月２５日发射的克莱门汀－１小型月球探测器，在月球轨道上飞行的２个多月时间内，摄制了月球的立体图和地质结构图。但这并不是美国所要追求的首要目标。克莱门汀计划实际是为已接替了“星球大战”计划的“弹道导弹防御组织”（ＭＢＤＯ）策划的，旨在改进国防部未来的卫星和导弹技术。因此，在这个探测器上，载满了随它完成第一次空间旅行的各种组件和装置，包括：红外聚焦平面网、激光陀螺惯性系统、光纤陀螺惯性系统、集成控制电子反作用飞轮、氢－镍蓄电池、砷化镓太阳电池帆板、３２比特信号处理装置和容量为１．９…     

A lunar laboratory

An international research laboratory can be established on the Moon in the early years of the 21st Century. It can be built using the transportation system now envisioned by the National Aeronautics and Space Administration, which includes a space station for Earth orbital logistics and orbital transfer vehicles for Earth-Moon transportation. A scientific laboratory on the Moon would permit extended surface and subsurface geological exploration; long-duration experiments defining the lunar environment and its modification by surface activity; new classes of observations in astronomy; space plasma and fundamental physics experiments; and lunar resource development. The discovery of a lunar source for propellants may reduce the cost of constructing large facilities in space and enhance other space programs such as Mars exploration.     

China's Planning for Deep Space Exploration and Lunar Exploration before 2030

The current lunar exploration has changed from a single scientific exploration to science and resource utilization. On the basis of the previous lunar exploration, Chinese scientists and technical experts have proposed an overall plan to preliminarily build a lunar research station on the lunar South Pole by several missions before 2035, exploring of the moon, as well as the use of lunar platforms and in-site utilization of resources. In addition, China will also explore Mars, asteroids and Jupiter and its moons. This paper briefly introduces the ideas of Chinese scientists and technical experts on the lunar and deep space exploration.      

嫦娥三号着陆区月表辐射特性测算

月球表面辐射特性研究是月球探索的一个重要领域,对于勘测月球表面形态及进行资源勘探等具有重要意义,但是目前在月球表面直接进行近距离测量的数据非常少.本文建立了基于嫦娥三号着陆器地形地貌相机和缓释电机在轨遥测数据研究月球表面辐射特性的方法,初步测算得到嫦娥三号着陆区月球表面的太阳辐射光谱反射率为0.105,发射率为0.866.所得结果能够为进一步空间探测任务提供原始测算数据,以降低设计难度及提高探测能力.      

月面广义资源探测及其原位利用技术构想

以载人登月场景下的月面资源精细化利用为目标,概述了月面资源探测与原位利用技术的国内外发展现状。针对未来载人登月探测任务规划以及确定预先研究目标的实际需求,提出了月面环境资源的广义分类和精细化利用思想,并以载人登月场景下的"人器机环境"系统为研究对象,细化了可在轨利用的资源、需带回地球的样本资源和人机废弃物资源等三类资源的拓扑组成。本着继承与创新兼顾、前瞻性与实用性包容的概念研究理念,重点阐述了宇航员人因主导的矿物资源勘查、月面环境条件的资源化利用、多态样本的采集、人机废弃物的循环利用等月面广义资源的探测与原位利用技术途径。     

月球背面探测任务多目标协同控制模式设计

月球背面探测需要中继卫星提供中继通信支持,实现地面测控网对月面探测器的控制。为解决月球背面探测任务过程中和环月探测卫星等多个航天器目标的相互控制及其与地面测控网之间的复杂协同控制问题,提出了协同控制关联目标描述方法,明确了控制目标和上行路由的概念和确定原则、上行路由测控网资源分配原则,设计了基于时间窗口的中继测控资源分配方法、多目标协同控制的标称计划模式、遥操作规划模式和上行控制模式。经过"嫦娥4号"天地大回路无线联试和"鹊桥"中继卫星在轨飞行证明,设计是合理可行的。     

嫦娥工程技术发展路线

月球是距离地球最近的天体,以其独特的空间位置、广阔的科学探索前景,成为人类地外天体探测和资源利用的首选目标和持续选择。简要总结世界各主要航天大国的探月发展历程和后续计划,详细介绍了我国探月工程(嫦娥工程)"绕""落""回"三步走的发展思路和技术路线,分析了后续的发展方向,提出了2030年前月球机器人科研站任务设想。     

“龙江2号”月球轨道微卫星定轨分析

微纳卫星深空探测任务中,通常所分配的测控资源有限,因此有必要对有限测控资源条件下微纳卫星的定轨精度进行分析。以微纳卫星深空探测为背景,采用"龙江2号"微卫星的轨道测量数据对其定轨精度进行了分析。"龙江2号"微卫星只有USB轨道测量数据,且环月段测控资源相对紧张,每天有两站跟踪,共约3～4 h的轨道测量数据。首先介绍了"龙江2号"微卫星飞行任务及其飞行过程中影响测定轨的因素;其次给出了定轨的动力学模型,对微卫星地月转移段的定轨精度进行了分析;最后通过分析摄动力、动量轮卸载以及数据弧段长度的影响,给出了微卫星环月阶段所使用的定轨策略,并通过重叠弧段比较的模式,给出了微卫星环月段的定轨精度。研究结论可以为后续微纳卫星深空探测任务提供有益参考。     

最小数据丢失量的地月中继卫星任务调度研究

月球背面的探测器必须依靠地月中继卫星进行数据传输与通信。地月中继任务包括实时性任务和延迟容忍类任务，如数传任务。当探测器等待传输的数据量超出用户存储容量时，延迟容忍类任务会由于探测器本地存储资源不足和地月中继卫星天线资源受限而无法完成，导致任务数据丢失，所以需要设计一种合理的地月中继任务调度策略，提高地月中继卫星的资源利用率，减少数据的丢失。对地月中继卫星任务调度进行了研究，在分析地月中继卫星数传任务的特点及用户的存储限制的基础上，以最小化数据丢失量为优化目标，建立了地月中继卫星任务调度模型，并设计了一种基于离散烟花算法（DFWA）的地月中继卫星任务调度算法。仿真数据分析表明，基于离散烟花算法的地月中继卫星任务调度算法在求解结果上优于遗传算法，是一种合理、有效的调度方法。     

月尘/月壤环境效应地面模拟方法研究

月壤/月尘会附着并污染航天器、月球车的表面,如果不及时清除,还会进一步诱发部件过热、机械机构卡死、密封失效、材料磨损等一系列问题.本文综述了关于月尘特性、月尘与航天器系统的互相作用机理、月尘环境模拟方法等方面的研究成果,提出了一种小型月尘环境模拟系统的设计方案.该系统将使关于月尘特性的实验研究成为可能,并可作为登月飞船及月球车材料选择、机械机构可靠性试验、除尘策略试验的平台.      

Impact of far-side satellite tracking on gravity estimation in the SELENE project

Preliminary results of numerical simulation are presented to examine the gravity estimation capability in the Japanese lunar exploration project SELENE (SELenological and ENgineering Explorer), which will be launched in 2003. One of the new characteristics of the SELENE lunar gravimetry is 4-way satellite-to-satellite Doppler tracking of a low-altitude lunar orbiter by means of a high-altitude relay satellite. It is shown that planned satellites configuration will provide a good far-side data coverage of the lunar orbiter and will improve lunar gravity field as well as far-side selenoid.