月球探測衍生拓展的地月空間概念，是指地球/月球引力范圍內、地球同步軌道以外延伸至月球表面，包括地月平動點在內的宇宙空間，具有豐富的物質、能源、位置、環(huán)境等戰(zhàn)略資源。地月空間是人類開啟星際征程的必經之路，隨著顛覆性航天技術的發(fā)展和應用，這里蘊藏的無限發(fā)展機遇，正引發(fā)許多國家競相發(fā)展。
戰(zhàn)略意義前景廣闊
月球是距離地球最近的天體，是構建航天運輸體系后的地外資源聚散區(qū)、中轉站，也是人類走向更遠深空的“跳板”。人類探索未知世界的渴望是月球探測的原動力，新能源、新材料、新技術則為人類重返月球插上了騰飛的翅膀。科學家們認為，隨著人工智能、數(shù)字孿生、腦機接口等在地月空間的綜合應用，人們有朝一日必將有能力在地球感知宇宙，這不僅能夠拓展人類的認知范圍，也將有利于增進人類福祉、推動文明進步。
這一輪登月熱潮以認識和利用月球資源作為目標，是對月球建設和地月空間工業(yè)化的實地勘察。而地月空間則是原創(chuàng)性、顛覆性科技創(chuàng)新的重要“發(fā)源地”，正在醞釀基礎科學和關鍵技術重大突破。探索開發(fā)更加廣袤的地月空間已成為全人類的共同夢想，“大航天”時代的未來，充滿機遇和挑戰(zhàn)。
20世紀以來，世界主要航天國家和國際組織已紛紛制定了地月空間發(fā)展戰(zhàn)略和任務規(guī)劃，布局開發(fā)利用頻率、軌道等戰(zhàn)略資源。去年以來，俄羅斯、印度、美國、日本等陸續(xù)實施6次月球著陸探測任務，傳統(tǒng)強國與新興國家扎堆月球南極地區(qū)。特別是美國，正充分調動政府、國際伙伴、商業(yè)航天等力量，全力推進“阿爾忒彌斯”計劃，試圖重返月球，鞏固其在航空航天領域的領先地位。
對我國而言，積極探索地月空間，對牽引培育新質生產力具有戰(zhàn)略意義，將為經濟社會可持續(xù)發(fā)展提供不竭動能。從基礎條件和研發(fā)能力角度來看，中國有望在月球資源利用層面實現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展和國際引領，提升我國在航天領域的國際地位。同時，月球資源領域有望創(chuàng)造一系列重大科學成果，為人類認識月球、認識宇宙提供新機遇，引領我國在空間科學前沿探索和基礎性研究領域進入世界先進行列。
資源利用潛力無限
伴隨著人類認知邊界從陸、海、空向天際拓展，曾經存在于科幻世界里的衛(wèi)星互聯(lián)網、太空旅游、太空育種等已經漸成現(xiàn)實。可重復航天運輸器、空間互聯(lián)網等可以化天涯為咫尺，人工智能疊加能源技術變革正在構筑無人化技術優(yōu)勢，人機協(xié)同作業(yè)拉近時空距離，未來有望開發(fā)地月空間資源并反哺地球。
資源是一切可被人類開發(fā)和利用的物質、能量和信息的總稱，人類的生存和發(fā)展離不開對各類資源的開發(fā)利用。與山脈河流、土地礦藏等地球資源相比，月球資源有不同于地球資源的特性。
學界一般將月球資源大致歸結為物質資源、位置資源和環(huán)境資源三類。有形的物質資源包括月球礦產資源、水冰資源、揮發(fā)分資源和月壤資源等，可就地取材用于直接支撐月球探測活動、月面工程建造等。無形的位置資源來自月球天然特有的位置，比如在月球布放的天文觀測設備，可以開展地球及近地軌道無法展開的大型科學探測活動。環(huán)境資源，則是指可利用月球高真空、低重力、大溫差等天然環(huán)境，支持地球環(huán)境難以完成的高精尖科學試驗、工程制造等。
當前，世界主要航天國家正在對月球水冰、關鍵礦產資源的賦存狀態(tài)、分布規(guī)律等進行詳查，并開展月球水冰提取利用、礦產資源冶煉、原位制造與建造等技術驗證，探索實現(xiàn)規(guī)模化物資制備和月面原位建造。例如，科學家發(fā)現(xiàn)月球具有豐富的氦-3（一種理想的核聚變燃料）、稀有金屬等礦產資源，對緩解全球能源危機、服務人類文明的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。隨著關鍵技術的攻關突破和設備研制，輔助以機器人月球開采、轉運和低成本月地運返，將拉動重型火箭、空間采礦、月地返回、人工智能等技術產業(yè)群的創(chuàng)新發(fā)展。
除月球自身資源以外，地月空間范圍的頻率、軌道、能源以及天地交通資源等，都蘊含著再度深刻改變地球生產生活方式的可能性。我們不妨把全球關注的重型運載火箭比喻為星際“帆船”，通信導航遙感網絡體系類似于“指南針”，可以想象，在地月空間廣袤的“星辰大?！敝?，蘊藏著多少未知的資源！
認識地月空間資源的廣泛性，需要我們打破思維慣性——月球探測并不只為形成空間移民的能力，地月空間作為人類基于現(xiàn)有科技水平可望而又可即的空間，是我們理解宇宙、試驗新技術、駛向星辰大海的“演習場”，為人類打開地理空間“天窗”，能立足長遠，解決地球能源危機、資源匱乏等制約性問題，為社會發(fā)展注入新動力。
地月經濟并不遙遠
利用地月空間頻率、軌道資源構建面向未來的通信導航服務通道，將快速降低月球及以遠深空探測門檻，推動地月空間資源開發(fā)產業(yè)化發(fā)展。未來并不遙遠，基于現(xiàn)有技術，很多應用場景并不難想象。隨著網絡深度融合、信息無縫傳輸，地月產業(yè)聯(lián)動發(fā)展形成經濟生態(tài)將從科幻走進現(xiàn)實。
舉例來說，當前無人化智能工廠已經實現(xiàn)，跨星際遷移產業(yè)基地的技術障礙大幅減少；基于月壤原位材料開展基礎設施建設，已有3D打印、遠程智能機械作業(yè)等關鍵技術鋪墊；假如未來火箭實現(xiàn)智能化“加油”，可立足月面或者地月平動點建立綜合補給站，大大節(jié)省星際航行的成本。通過虛擬現(xiàn)實技術暢游地月空間、遠程遙控月面機器人作業(yè)建設月球基地、開展科研試驗活動等，都在考慮和規(guī)劃中。國內外多家機構已對地月經濟規(guī)模進行了預測，2046年相關產業(yè)規(guī)模高達萬億美元。
我們以月球采礦場景為例，基于環(huán)月軌道星座高精度導航定位、智能管控和低成本可重復火箭運輸?shù)燃夹g，建立月球采礦全自動產線，形成月基無人勘探、智能挖掘封裝、地月往返運輸、機器人+有人巡檢維護的超級系統(tǒng)。再如，由于月球真空環(huán)境下太陽能發(fā)電效率更高，科學家設想在月球建設高能光伏電站，再以微波形式傳輸，反哺地球。
而月球獨特的環(huán)境，也讓人們看到更多應用的可能。比如，出于能源價格與散熱考慮，大規(guī)模數(shù)據中心正在向低電價、低溫度地區(qū)遷移布局，但我們對算力的需求仍在持續(xù)高速增長。那么，能不能將數(shù)據中心建在月球？月球有零成本極低溫環(huán)境，且太陽能資源豐富。如果我們能夠突破月球超低溫儲能、太陽能電池原位制造、大規(guī)模量子數(shù)據傳輸?shù)燃夹g的突破，那么，在月球建設太陽能數(shù)據中心，將是很好的解決辦法。
顛覆性技術助力夢想成真
人類因夢想而偉大?，F(xiàn)代航天技術實現(xiàn)了曾經遙不可及的飛天夢想，豐富了千行百業(yè)基于通信、導航、遙感的應用生態(tài)。地月空間是科技發(fā)展的重要策源地，是推動科技進步和可持續(xù)太空探索的新引擎，將牽引和催生科技創(chuàng)新產出。顛覆性技術有潛力改變行業(yè)規(guī)則和發(fā)展業(yè)態(tài)，必將引發(fā)新一輪航天變革以至人類生產生活巨變。
在天地交通方面，美國已成功研制可重復使用大推力火箭，大幅降低發(fā)射成本、縮短發(fā)射周期，使大規(guī)模、低成本進出地月空間成為可能。我國火箭發(fā)動機研制取得重大突破，亞洲最大推力700噸液體火箭發(fā)動機試驗臺試車成功并正式投入工程應用；可重復使用試驗航天器飛行276天后成功著陸，重復使用航天器技術取得重大突破；成功研發(fā)可重復使用的不銹鋼火箭，以低成本的液氧甲烷為燃料，后續(xù)可為和平利用太空提供更加便捷、廉價的往返方式?？梢云诖斓亟煌ǔ杀镜南陆?，將催生顛覆性技術成果的井噴式增長。
在月球探測和地月空間探索方面，我國早有系統(tǒng)規(guī)劃。目前，我國探月工程取得了繞月飛行、月面軟著陸、月面巡視、月壤自動采樣封裝、月面起飛上升、月球軌道交會對接與樣品轉移及月球科學研究等一系列成就。嫦娥五號月球樣品分析已取得“嫦娥石”等重大發(fā)現(xiàn)，嫦娥六號即將實現(xiàn)全人類首次月背采樣返回，為認識、開發(fā)月球資源奠定堅實的基礎。目前，中國探月工程四期任務和載人登月任務已開始實施，月面資源的勘查、開發(fā)和利用是未來月球探測的核心任務之一。
我國探月工程順利實施，不僅積累了豐富經驗和技術基礎，也具備廣泛國際號召力和威望。我國秉持人類命運共同體理念，繼續(xù)高舉和平利用外太空旗幟，正在論證與國際社會共同開展國際月球科研站大科學工程建設，統(tǒng)籌銜接已實施及規(guī)劃的無人月球探測和載人登月任務，統(tǒng)籌國內任務和國際合作任務等方面融合發(fā)展，實現(xiàn)最大程度的多系統(tǒng)、多設施兼容、可復用可共用等，真正共享全人類智慧、踐行人類命運共同體理念。
月球資源的有序開發(fā)與高效利用，是撬動國際月球科研站可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略杠桿，促進科研、生產、利用的融合發(fā)展，為月球探測、行星探測等重大任務提供支撐，形成重大科學發(fā)現(xiàn)和重要科技產品。而通過國際月球科研站的先行先試，開放創(chuàng)新地月空間科學、技術、經濟合作模式，論證建設可商業(yè)化的能源、通信、導航、航天運輸?shù)然A設施，吸引多方投資打造地月經濟圈，形成先進技術探索未知領域、戰(zhàn)略資源賦能經濟循環(huán)的發(fā)展新模式。
（作者：陸文強 張哲 付中梁，分別系深空探測實驗室工程師、研究員、高級工程師）
