包為民，汪小衛(wèi)

(1. 中國(guó)航天科技集團(tuán)有限公司，北京 100048；2. 中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院，北京 100076)

0 引 言

20世紀(jì)50年代出現(xiàn)的航天科技開辟了人類探索太空的新紀(jì)元，為人類社會(huì)的發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。近年來，世界航天科技飛速發(fā)展，載人空間站、太空旅游、載人月球探測(cè)及在軌科研、試驗(yàn)等航天任務(wù)需求持續(xù)增長(zhǎng)，月球、小行星等空間資源的開發(fā)和利用、在軌制造已成為國(guó)際熱點(diǎn)，世界航天已進(jìn)入以大規(guī)?；ヂ?lián)網(wǎng)星座、太空資源開發(fā)與利用、載人月球探測(cè)和大規(guī)模深空探測(cè)等為代表的新階段，進(jìn)入空間規(guī)?？焖僭鲩L(zhǎng)，預(yù)計(jì)到本世紀(jì)中葉進(jìn)入空間規(guī)模需求將超過十萬(wàn)噸，航天科技與人類社會(huì)廣泛而深度融合。

作為人類走向深空的第一站，地月空間存在著各類物質(zhì)、能源、環(huán)境、位置等稀缺戰(zhàn)略資源，是未來很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)人類生存與發(fā)展的戰(zhàn)略空間，已成為世界大國(guó)競(jìng)相角逐的新疆域。世界主要航天國(guó)家正在積極部署地月空間相關(guān)發(fā)展戰(zhàn)略，并加緊推進(jìn)實(shí)施。大規(guī)模地月空間探索和開發(fā)將成為現(xiàn)實(shí)，必將推動(dòng)人類進(jìn)入地月文明新階段。

我國(guó)已成功實(shí)現(xiàn)探月工程三步走戰(zhàn)略，并規(guī)劃了月球科研站、載人月球探測(cè)和小行星探測(cè)等重點(diǎn)任務(wù)。站在新的歷史節(jié)點(diǎn)上，為了更好地探索與開發(fā)地月空間，本文提出了地月空間探索與開發(fā)基本概念，并從分析國(guó)外地月空間探索與開發(fā)發(fā)展態(tài)勢(shì)出發(fā)，結(jié)合我國(guó)發(fā)展需求，提出了大規(guī)模地月空間探索與開發(fā)的有關(guān)思考。

1 地月空間探索與開發(fā)概念

地月空間是由近地空間、月球空間和地月轉(zhuǎn)移空間所組成的宇宙空間，存在人類可以獲取的各類物質(zhì)、能源、位置、環(huán)境等稀缺戰(zhàn)略資源，見表1。

表1 地月空間資源情況概述[5]

地月空間探索與開發(fā)活動(dòng)是指人類利用地月空間資源所從事的探索、研發(fā)、生產(chǎn)、制造、試驗(yàn)和服務(wù)等各類活動(dòng)，主體任務(wù)范圍包括近地空間、地月轉(zhuǎn)移空間和月球引力空間，以及以此為基礎(chǔ)更遠(yuǎn)深空的拓展任務(wù)范圍，全面實(shí)施空間科學(xué)、空間技術(shù)和空間應(yīng)用，如圖1所示。

圖1 地月空間探索與開發(fā)活動(dòng)任務(wù)范圍

圖2給出了地月空間探索與開發(fā)活動(dòng)模式及運(yùn)輸能量需求示意圖，可以看出地球表面處于引力勢(shì)能深井中，若從地球表面出發(fā)開展各類地月空間任務(wù)，進(jìn)入空間的速度增量需求每次都將超過9 km/s，而實(shí)施大規(guī)?？臻g資源開發(fā)與利用后，從月球表面或地月拉格朗日點(diǎn)等空間位置出發(fā)實(shí)施各類空間任務(wù)，其速度增量需求小得多，即使從月球表面進(jìn)入空間速度增量也不到2 km/s。這一基本原理表明未來實(shí)施大規(guī)模地月空間探索與開發(fā)，勢(shì)必需要空間資源的開發(fā)與利用和大規(guī)模的空間轉(zhuǎn)移運(yùn)輸，而不是總是從地球表面出發(fā)實(shí)施各項(xiàng)任務(wù)和資源運(yùn)輸。

圖2 地月空間探索與開發(fā)活動(dòng)模式及運(yùn)輸能量需求示意圖

圖3給出了大規(guī)模地月空間探索與開發(fā)的活動(dòng)示意圖，包括近地活動(dòng)、地月轉(zhuǎn)移活動(dòng)和月球活動(dòng)等，每一個(gè)空間區(qū)域的活動(dòng)都包括諸多類型的子活動(dòng)，構(gòu)成了整個(gè)地月空間活動(dòng)范疇。

圖3 地月空間探索與開發(fā)活動(dòng)示意圖

2 發(fā)展態(tài)勢(shì)

2.1 國(guó)外發(fā)展態(tài)勢(shì)

美國(guó)持續(xù)推進(jìn)深空探索的步伐，實(shí)現(xiàn)太空任務(wù)規(guī)模化發(fā)展，發(fā)布《月球持續(xù)探索與開發(fā)規(guī)劃》、《國(guó)家航天政策》等頂層發(fā)展戰(zhàn)略，描繪地月空間探索新愿景；聯(lián)合多國(guó)，實(shí)施阿爾忒彌斯計(jì)劃，簽訂《阿爾忒彌斯協(xié)定》，建立月球軌道站和月球基地，并長(zhǎng)期駐月；通過立法和行政令“鼓勵(lì)國(guó)際社會(huì)支持采收和利用太空資源”，加速太空資源私有化進(jìn)程；提出2050地月空間經(jīng)濟(jì)圈概念，開展相關(guān)研究；開發(fā)空間核動(dòng)力技術(shù)，以全面掌控地月空間；美國(guó)大西洋理事會(huì)發(fā)布《太空安全與未來：美國(guó)三十年戰(zhàn)略》，表示未來三十年太空政策的重點(diǎn)在地月空間，建議建立太空聯(lián)盟，大力推動(dòng)地月空間開發(fā)；大型宇航公司ULA持續(xù)推動(dòng)其2046地月空間-1000計(jì)劃，并計(jì)劃基于其火神火箭和ACES上面級(jí)等產(chǎn)品，建設(shè)地月空間經(jīng)濟(jì)圈；在政府的支持下，SpaceX公司正在大力推進(jìn)巨星星座“星鏈”計(jì)劃，搶占頻譜與軌道資源，推進(jìn)“星艦”新型運(yùn)輸系統(tǒng)研制，計(jì)劃未來實(shí)現(xiàn)地月空間航班化運(yùn)輸；美國(guó)200多個(gè)企業(yè)瞄準(zhǔn)地月空間市場(chǎng)，針對(duì)空間資源開發(fā)、在軌制造等領(lǐng)域方向。

歐洲發(fā)布“航天4.0”概念，并提出“月球村”倡議，營(yíng)造歐洲對(duì)地月空間探索的牽引態(tài)勢(shì)，英國(guó)、法國(guó)和意大利等國(guó)加入阿爾忒彌斯計(jì)劃；提出“月光”構(gòu)想，擬在月球部署通信、導(dǎo)航衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)；同時(shí)，大力發(fā)展小行星探測(cè)技術(shù)，走在世界前列，有關(guān)國(guó)家通過太空資源法案，允許私人開采和擁有空間資源。

俄羅斯出臺(tái)《2016-2025年聯(lián)邦航天規(guī)劃》和《月球計(jì)劃實(shí)施路線圖》等，將月球計(jì)劃列為優(yōu)先發(fā)展方向，宣布重啟登月任務(wù),明確月球基地、月球軌道站等的建設(shè)規(guī)劃，全面加快俄羅斯月球探索步伐，聯(lián)合發(fā)布《國(guó)際月球科研站路線圖》，計(jì)劃合作建設(shè)國(guó)際月球科研站。

日本在《第四期中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》中制定航天發(fā)展方向；成立月球工業(yè)委員會(huì)，發(fā)布《月球工業(yè)愿景：地球6.0》白皮書，將月球視為未來前沿，主動(dòng)掀起月球工業(yè)革命；國(guó)會(huì)通過法案，允許日本公司在得到政府許可的情況下開采和使用空間資源；加入阿爾忒彌斯計(jì)劃；同時(shí)，在以“隼鳥2號(hào)”為代表的小行星探測(cè)方面具備技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

2.2 國(guó)內(nèi)發(fā)展態(tài)勢(shì)

當(dāng)前，我國(guó)開展的主要航天活動(dòng)大多集中在地月空間，在進(jìn)出空間、利用空間、探索空間方面均開展了一系列空間活動(dòng)，已完成探月工程“繞落回”三步走戰(zhàn)略，北斗導(dǎo)航系統(tǒng)已全面建成,載人航天已進(jìn)入空間站時(shí)代，正在積極謀劃載人月球探測(cè)和月球科研站計(jì)劃，為我國(guó)后續(xù)大規(guī)模地月空間探索與開發(fā)奠定了良好基礎(chǔ)。

我國(guó)已成功研制和構(gòu)建了具有我國(guó)獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭型譜，LEO(近地軌道)運(yùn)載能力達(dá)到25 t，GTO(地球同步轉(zhuǎn)移軌道)運(yùn)載能力達(dá)到14 t，入軌精度處于國(guó)際先進(jìn)水平。中國(guó)正在持續(xù)開展新一代載人運(yùn)載火箭和重型運(yùn)載火箭等技術(shù)攻關(guān)，另外，在重復(fù)使用、新型動(dòng)力等關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)取得顯著進(jìn)展。嫦娥四號(hào)實(shí)現(xiàn)人類航天器首次在月球背面巡視探測(cè)，嫦娥五號(hào)成功將月球風(fēng)暴洋樣品順利返回地球，這是繼阿波羅月球采樣44年之后人類再次從月球表面采回樣品，為月球科學(xué)研究帶來重大機(jī)遇。依托探月工程、載人航天工程，取得暗物質(zhì)粒子探測(cè)、全球參考地磁場(chǎng)模型構(gòu)建等一批重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)。形成了較為完善的對(duì)地觀測(cè)、通信廣播、導(dǎo)航定位、科學(xué)與技術(shù)試驗(yàn)等衛(wèi)星系列，空間基礎(chǔ)設(shè)施框架基本形成，部分領(lǐng)域達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，業(yè)務(wù)服務(wù)能力顯著提升，極大地促進(jìn)了我國(guó)民用衛(wèi)星全面向業(yè)務(wù)化服務(wù)的轉(zhuǎn)型，逐漸趨于業(yè)務(wù)化運(yùn)行。

3 發(fā)展需求

1) 勇立時(shí)代潮頭，引領(lǐng)人類文明發(fā)展

在人類文明演進(jìn)史上，大航海時(shí)代的到來使人類進(jìn)入全球文明，當(dāng)今，世界航天技術(shù)飛速發(fā)展，進(jìn)入空間規(guī)?？焖僭鲩L(zhǎng)，航天正與人類社會(huì)廣泛而深度融合，大航天時(shí)代正在拉開帷幕，人類正在邁向地月文明新階段，必將在短時(shí)間內(nèi)對(duì)世界產(chǎn)生深刻影響。在此關(guān)鍵歷史節(jié)點(diǎn)上，需大力開展地月空間探索與開發(fā)，積極引領(lǐng)地月文明發(fā)展。

2) 優(yōu)化世界空間格局，推動(dòng)構(gòu)建人類命運(yùn)共同體

當(dāng)今，世界百年未有之大變局加速演進(jìn)，我國(guó)作為大變局的主要推動(dòng)者，秉承“和平利用太空、增進(jìn)人類福祉”的宗旨，廣泛聯(lián)合“一帶一路”國(guó)家，開展地月空間探索與開發(fā)，貢獻(xiàn)中國(guó)方案、中國(guó)力量和中國(guó)智慧，有利于優(yōu)化世界空間格局，同時(shí)為人類所面臨的生存與發(fā)展問題提供解決途徑，共同創(chuàng)造人類美好生活，推動(dòng)構(gòu)建人類命運(yùn)共同體。

3) 有效扼控地月空間戰(zhàn)略高地，確保戰(zhàn)略安全

地月空間存在稀缺的太空高位置資源和戰(zhàn)略物質(zhì)資源，具有重要的戰(zhàn)略價(jià)值，當(dāng)前已成為各世界主要航天國(guó)家追逐的焦點(diǎn)，寶貴的太空軌位、頻段、資產(chǎn)等太空資源將日趨緊張。地月空間探索和開發(fā)能夠?qū)崿F(xiàn)一批有限且具有戰(zhàn)略意義的太空資源的開發(fā)與利用，同時(shí)能夠扼控地月空間戰(zhàn)略高地，對(duì)維護(hù)和保障戰(zhàn)略新安全有重要意義。

4) 樹立太空領(lǐng)域新發(fā)展理念，引領(lǐng)世界前沿科技創(chuàng)新和我國(guó)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展

作為前沿科技的代表，地月空間探索與開發(fā)將成為我國(guó)科技革命性突破的重要途徑，能夠?qū)崿F(xiàn)一批世界前沿空間科學(xué)發(fā)現(xiàn)，以及一批基礎(chǔ)科學(xué)問題和關(guān)鍵技術(shù)突破，開發(fā)一批具有戰(zhàn)略意義的稀缺資源；還將催生全球極速運(yùn)輸、在軌服務(wù)與維護(hù)、太空能源、太空旅游、太空采礦等諸多新興產(chǎn)業(yè)，走出航天科技與國(guó)民經(jīng)濟(jì)相結(jié)合的新道路，引領(lǐng)世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

4 發(fā)展展望

4.1 體系組成

地月空間探索與開發(fā)由地月空間航天運(yùn)輸體系、地月空間資源探測(cè)與開發(fā)體系、地月空間基礎(chǔ)設(shè)施體系三大硬件設(shè)施和法律法規(guī)體系支撐實(shí)現(xiàn)，具體組成如圖4所示。

圖4 地月空間探索與開發(fā)體系組成

..地月空間航天運(yùn)輸體系

1) 概念組成及能力需求

地月空間航天運(yùn)輸體系負(fù)責(zé)地月空間交通運(yùn)輸服務(wù)，含全球極速運(yùn)輸、天地往返運(yùn)輸、空間轉(zhuǎn)移運(yùn)輸和月面探測(cè)運(yùn)輸?shù)确?wù)。為支撐大規(guī)模地月空間探索與開發(fā)活動(dòng)，未來地月空間航天運(yùn)輸必將走向航班化，將需具備以下能力需求。

(1)進(jìn)入空間運(yùn)載能力：?jiǎn)未芜M(jìn)入空間能力突破百噸級(jí)，進(jìn)入空間規(guī)模達(dá)萬(wàn)噸級(jí)/年；

(2)空間轉(zhuǎn)移運(yùn)載能力：支撐實(shí)現(xiàn)大規(guī)模月球、小行星探測(cè)，軌道轉(zhuǎn)移規(guī)模達(dá)到數(shù)千噸級(jí)/年；

(3)可靠性、安全性：載貨飛行可靠性不低于0.995，載人飛行安全性不低于0.9999；

(4)發(fā)射成本：?jiǎn)挝挥行лd荷發(fā)射成本較當(dāng)前下降1～2個(gè)量級(jí)，單運(yùn)載器使用達(dá)100次；

(5)發(fā)射頻次：進(jìn)出空間規(guī)模和類型大幅增加，發(fā)射頻次達(dá)千次級(jí)/年。

2) 技術(shù)難點(diǎn)

地月空間航天運(yùn)輸系統(tǒng)內(nèi)涵豐富，并將實(shí)現(xiàn)航班化運(yùn)營(yíng)，相對(duì)現(xiàn)有運(yùn)輸系統(tǒng)，其任務(wù)要求、運(yùn)營(yíng)模式具有質(zhì)的變化，技術(shù)指標(biāo)要求高，具有往返飛行頻次高、運(yùn)營(yíng)保障周期短、成本控制要求精益等新特點(diǎn)，帶來了巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)，如航班化運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則與評(píng)估，極端環(huán)境下飛行器可靠性安全性設(shè)計(jì)理論與工程、高頻次長(zhǎng)航時(shí)材料極端服役疲勞、長(zhǎng)壽命高頻次重復(fù)使用動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)等基礎(chǔ)問題。這就需要運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念的根本性轉(zhuǎn)變，因此不能在現(xiàn)有設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)體系的基礎(chǔ)上開展延長(zhǎng)線式的改進(jìn)；需建立運(yùn)載器全壽命周期設(shè)計(jì)方法，以疲勞壽命、耐久性與損傷容限設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，制定壽命設(shè)計(jì)模型及準(zhǔn)則，形成全壽命周期設(shè)計(jì)方法；建立重復(fù)使用和長(zhǎng)壽命評(píng)估驗(yàn)證方法，研究部組件損傷機(jī)理，開展微細(xì)觀力學(xué)本構(gòu)模型研究，形成跨尺度仿真評(píng)估方法，建立壽命試驗(yàn)評(píng)估方法，通過模擬工作環(huán)境，試驗(yàn)考核零部件的有效壽命等。

..地月空間資源探測(cè)與開發(fā)體系

1) 概念組成及能力需求

地月空間資源探測(cè)與開發(fā)體系負(fù)責(zé)對(duì)地月空間各類資源實(shí)施勘探、采集和利用，含地月空間飛行、月面長(zhǎng)期工作支持、月面移動(dòng)與操作和資源開發(fā)利用等服務(wù)。該體系未來需具備以下能力需求。

(1)勘探能力：構(gòu)建地月空間資源勘探能力，實(shí)現(xiàn)對(duì)地月空間資源類型、分布的全面評(píng)估；

(2)采集能力：開展地月空間資源挖掘、深層資源鉆取，實(shí)現(xiàn)水冰、礦產(chǎn)等各類資源的收集；

(3)利用能力：與地月空間基礎(chǔ)設(shè)施體系共同實(shí)現(xiàn)對(duì)地月空間各類資源的利用，減少對(duì)地球資源的依賴性，保障人類地月空間活動(dòng)的可持續(xù)發(fā)展。

2) 技術(shù)難點(diǎn)

地月空間資源探測(cè)與開發(fā)體系需要直接支撐長(zhǎng)期在地月空間實(shí)施各類資源的勘探、采集和利用活動(dòng)，包括無人與載人相結(jié)合的長(zhǎng)期月面工作，涉及的重大關(guān)鍵技術(shù)有：能源長(zhǎng)期供給利用技術(shù)、月面類人智能機(jī)器人技術(shù)、地月測(cè)控通信導(dǎo)航一體化技術(shù)、水資源提取技術(shù)和氧資源提取技術(shù)等。另外，以月球資源利用效能最大化為目的，需探索月球資源勘探與評(píng)估的新理論與新方法；以月球水冰資源規(guī)模化開采為目標(biāo)，需開展月球低溫真空環(huán)境條件下月球水冰資源開采的關(guān)鍵理論研究與技術(shù)難題攻關(guān)；探索極端環(huán)境下月壤分解和轉(zhuǎn)化的新方法，研究極端條件原位制氧化學(xué)過程和礦物冶煉關(guān)鍵機(jī)理，探索多元能量利用與高效物質(zhì)轉(zhuǎn)化協(xié)同反應(yīng)機(jī)制，發(fā)展并完善月球資源轉(zhuǎn)化基礎(chǔ)理論與實(shí)踐方法；地月空間是一個(gè)開展特種空間實(shí)驗(yàn)和技術(shù)開發(fā)的天然場(chǎng)所，需研究月球極端環(huán)境實(shí)驗(yàn)理論與方法。

..地月空間基礎(chǔ)設(shè)施體系

1) 概念組成及能力需求

地月空間基礎(chǔ)設(shè)施體系是服務(wù)于地月空間的空間物質(zhì)工程和公共服務(wù)系統(tǒng)，含通信、導(dǎo)航與遙感，空間后勤服務(wù)與運(yùn)維，空間資源采集與利用，空間居住和科研以及空間環(huán)境監(jiān)測(cè)與預(yù)警等服務(wù)。該體系未來需具備以下能力需求。

(1)服務(wù)能力：提供高效便捷的通導(dǎo)遙、后勤、資源采集與利用等服務(wù)，支撐地月空間各類活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)地月空間的信息傳輸、能源利用和資源開發(fā)等；

(2)保障能力：作為基礎(chǔ)設(shè)施，對(duì)運(yùn)輸和探測(cè)與開發(fā)體系提供維修維護(hù)與保障服務(wù)，對(duì)空間環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)與預(yù)警，提供人員空間居住和科研保障，支撐地月空間活動(dòng)常態(tài)化運(yùn)行。

2) 技術(shù)難點(diǎn)

在未來大規(guī)模地月空間探索與開發(fā)中，地月空間基礎(chǔ)設(shè)施體系是一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)工程，涉及概念和功能多，在建筑與建造、開發(fā)與操作、生命與生態(tài)、能源與資源、信息與通信五大方面存在關(guān)鍵技術(shù)群需要予以攻關(guān)，具體包括：建筑總體設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)選型、月面原位制造與建造技術(shù)，環(huán)境/資源探測(cè)分析與評(píng)估、人機(jī)協(xié)同與遙操作、智能機(jī)器人等技術(shù)，地外空間可再生能源利用技術(shù),能量-物質(zhì)轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)等能源和資源的獲取、存儲(chǔ)以及管理技術(shù)，維持地月空間基礎(chǔ)設(shè)施各子系統(tǒng)自主運(yùn)維、通信的檢測(cè)與智能運(yùn)維、信息管理等技術(shù)，極端環(huán)境保障與防護(hù)、閉環(huán)生態(tài)系統(tǒng)與生命保障、地外空間醫(yī)療與健康監(jiān)測(cè)技術(shù)等。同時(shí)，還涉及地月空間環(huán)境物理特性、地月空間極端環(huán)境建筑設(shè)計(jì)、地外資源和能源轉(zhuǎn)化與利用、長(zhǎng)期地外駐留航天員健康與保障、長(zhǎng)期地外空間服役裝備性能退化機(jī)理五方面的基礎(chǔ)問題有待研究。

..法律法規(guī)體系

法律法規(guī)體系用于規(guī)范地月空間探索與開發(fā)各項(xiàng)空間活動(dòng)，在國(guó)際空間法體系統(tǒng)一框架下確保地月空間各類資源的有序開發(fā)和利用，采取母法+子法的模式構(gòu)建。體系框架將采用航天法為統(tǒng)領(lǐng)，太空活動(dòng)安全管理?xiàng)l例等行政法規(guī)為主體，空間碎片減緩與防護(hù)管理辦法等部門規(guī)章為補(bǔ)充；遵循國(guó)際空間法體系和國(guó)內(nèi)相關(guān)法律法規(guī)的制定原則。

4.2 效益分析

..科學(xué)效益

實(shí)施地月空間探索與開發(fā)活動(dòng)，能夠?qū)崿F(xiàn)一批重大前沿科學(xué)發(fā)現(xiàn)，推動(dòng)空間科學(xué)進(jìn)步和發(fā)展。

1) 月球科學(xué)：反演月球演化歷史，揭示月球形成原理；

2) 地月關(guān)系：通過月球特征研究地球磁場(chǎng)和大氣演化，認(rèn)識(shí)地球宜居性；

3) 日地月空間環(huán)境耦合：闡明日、地、月之間能量和物質(zhì)交換機(jī)理；

4) 地球科學(xué)：增強(qiáng)地球宏觀現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)，包括板塊運(yùn)動(dòng)、物質(zhì)循環(huán)、能量平衡等；

5) 天文學(xué)：了解和認(rèn)識(shí)太陽(yáng)系及宇宙形成與演化、生命起源與進(jìn)化、物質(zhì)結(jié)構(gòu)等；

6) 行星科學(xué)：通過比較行星學(xué)等認(rèn)識(shí)行星起源、磁場(chǎng)和大氣演化，尋找宜居行星。

..經(jīng)濟(jì)效益

依據(jù)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)理論，地月空間探索與開發(fā)應(yīng)以基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)為先導(dǎo)，以主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)為產(chǎn)業(yè)價(jià)值核心，同時(shí)孵化拓展產(chǎn)業(yè)以提供相關(guān)非技術(shù)性支撐。結(jié)合地月空間探索與開發(fā)體系組成，主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)可分為應(yīng)用產(chǎn)業(yè)和開發(fā)與利用產(chǎn)業(yè)，如圖5所示。

圖5 地月空間探索與開發(fā)產(chǎn)業(yè)體系組成

基于宏觀分析和微觀分析，并加權(quán)計(jì)算得到，預(yù)計(jì)本世紀(jì)中葉前后地月空間產(chǎn)業(yè)的總產(chǎn)值可達(dá)近百萬(wàn)億元規(guī)模,形成地月空間經(jīng)濟(jì)區(qū)。地月空間產(chǎn)業(yè)化不但能夠自身產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益，也會(huì)帶動(dòng)陸域經(jīng)濟(jì)和海洋經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，成為我國(guó)產(chǎn)業(yè)融合協(xié)同綠色發(fā)展和經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量轉(zhuǎn)型的重要?jiǎng)幽堋?/p>

..工程效益

我國(guó)已實(shí)施的月球探測(cè)、載人航天等重大工程都將在地月空間經(jīng)濟(jì)區(qū)中得到應(yīng)用和全面推廣。我國(guó)正在開展論證的在軌服務(wù)與維護(hù)系統(tǒng)、天地一體化信息系統(tǒng)等重大工程所攻關(guān)的技術(shù)和工程本身也都將在地月空間經(jīng)濟(jì)區(qū)中得到應(yīng)用和全面推廣。

一方面，地月空間經(jīng)濟(jì)區(qū)作為各類重大工程統(tǒng)一的應(yīng)用場(chǎng)景，能夠?qū)⑦@些重大工程作用充分發(fā)揮，創(chuàng)造巨大的應(yīng)用空間和價(jià)值;另一方面，通過地月空間經(jīng)濟(jì)區(qū)的建設(shè)，能夠?qū)?dāng)前和未來一段時(shí)間內(nèi)相關(guān)的重大工程實(shí)施統(tǒng)籌規(guī)劃和資源優(yōu)化配置，使國(guó)家投入更加優(yōu)化合理并反饋于國(guó)家社會(huì)經(jīng)濟(jì)科技民生等發(fā)展。

4.3 發(fā)展路線

預(yù)計(jì)本世紀(jì)中葉前后，全面建成地月空間航天運(yùn)輸、資源探索與開發(fā)和基礎(chǔ)設(shè)施體系，法律法規(guī)體系完善，全面形成低成本高可靠的地月空間航班化運(yùn)輸能力、高效的空間資源開發(fā)與利用能力、前沿空間科學(xué)探索能力，在原創(chuàng)性前沿科學(xué)發(fā)現(xiàn)、重大關(guān)鍵技術(shù)、重大工程成就等方面處于世界領(lǐng)先地位；全面形成地月空間新業(yè)態(tài)，產(chǎn)值達(dá)到近百萬(wàn)億元規(guī)模，重塑產(chǎn)業(yè)和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)，科技創(chuàng)新得到突破性進(jìn)展，國(guó)民總體世界觀得到極大改變。

近期，完成航班化航天運(yùn)輸、環(huán)月遙感資源勘探、月球基地等關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，啟動(dòng)三大軟硬件體系建設(shè)；法律法規(guī)體系初步構(gòu)建，在《航天法》基礎(chǔ)上，先行制定商業(yè)航天管理等領(lǐng)域法律，并提高現(xiàn)行辦法法律位階；實(shí)現(xiàn)對(duì)月球從全球普查到局部詳查、再到樣品實(shí)驗(yàn)室分析的科學(xué)遞進(jìn)；交通運(yùn)輸、測(cè)控、空間監(jiān)測(cè)與預(yù)警等部分基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)形成。

中期，基本完成三大硬件設(shè)施建設(shè)，并初步運(yùn)營(yíng)，核心能力形成；法律法規(guī)體系基本完善，太空安全、航天器在軌操作、太空活動(dòng)管理等配套法律齊全；月球起源和演化、日地月空間環(huán)境耦合研究獲得突破，實(shí)現(xiàn)“南極主科研站+正面分站+背面分站”多站聯(lián)動(dòng)探測(cè)；基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)全面形成，主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)和拓展產(chǎn)業(yè)基本形成，地月空間經(jīng)濟(jì)區(qū)初步建成。

遠(yuǎn)期，全面完成三大硬設(shè)施建設(shè)，低成本高可靠地月空間航班化運(yùn)輸能力、高效空間資源開發(fā)和利用能力全面形成；法律法規(guī)體系完備，全面有效保障地月空間產(chǎn)業(yè)活動(dòng)需要；利用已建成的科研站主站和分站，建立交互式監(jiān)測(cè)網(wǎng)；產(chǎn)業(yè)鏈閉環(huán)完善，地月空間經(jīng)濟(jì)區(qū)全面建成；以地月空間為基地，各類更遠(yuǎn)深空探測(cè)活動(dòng)將持續(xù)增加。

5 結(jié)束語(yǔ)

1) 地月空間是由近地空間、月球空間和地月轉(zhuǎn)移空間所組成的宇宙空間，存在人類可以獲取的各類物質(zhì)、能源、位置、環(huán)境等稀缺戰(zhàn)略資源，當(dāng)前世界主要航天國(guó)家積極部署和推動(dòng)地月空間相關(guān)發(fā)展戰(zhàn)略。

2) 地月空間探索與開發(fā)在引領(lǐng)地月文明發(fā)展、重塑空間格局、確保戰(zhàn)略安全和推動(dòng)科技經(jīng)濟(jì)全方位發(fā)展等方面具有重要意義。

3) 地月空間探索與開發(fā)需要體系化謀劃，將由地月空間航天運(yùn)輸體系、地月空間資源探測(cè)與開發(fā)體系、地月空間基礎(chǔ)設(shè)施體系三大硬件設(shè)施和法律法規(guī)體系支撐實(shí)現(xiàn)，內(nèi)涵豐富，技術(shù)難點(diǎn)多，需按“體系構(gòu)建，分步實(shí)施”的原則，推動(dòng)我國(guó)大力探索與開發(fā)地月空間。

4) 地月空間探索與開發(fā)能夠大力推進(jìn)月球科學(xué)、地月關(guān)系、日地月空間環(huán)境耦合、地球科學(xué)、天文學(xué)和行星科學(xué)等方面的世界前沿科學(xué)發(fā)現(xiàn)，催生諸多新興太空產(chǎn)業(yè)，經(jīng)濟(jì)效益前景巨大，能夠促進(jìn)航天科技與國(guó)民經(jīng)濟(jì)深度融合，同時(shí)在進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)我國(guó)各類航天重大工程計(jì)劃統(tǒng)籌規(guī)劃、體系化發(fā)展、資源優(yōu)化配置方面具有重要意義。