技经观察丨美国重返月球部署地月空间

近年来，美国积极推进重返月球战略部署，加强地月空间力量建设，为夺取太空战略新高地摩厉以需。2022年11月16日，美国“太空发射系统”（SLS）重型运载火箭成功发射升空，标志着美国重返月球计划正式拉开帷幕。

一、地月空间具有重要战略意义

地月空间作为人类迈向深空的第一步，将成为在未来较长一段时间内人类发展的战略空间。探索与开发地月空间对带动国家太空战略部署、推进太空科学研发以及促进太空经济发展等具有重要意义和价值前景。

从战略价值角度看，地月空间具有“登高望远”的独特优势。美国大西洋理事会认为，如若视太空为监测地球活动的“行动高地”，月球则是“高地中的高地”。地月空间高于近地空间，控制地月空间将比控制近地空间更具战略意义。目前，受技术和成本等因素制约，各国太空活动大多集中于近地轨道空间，地球同步轨道至月球轨道的空间以及月球轨道外的空间活动相对较少。因此，优先部署地月空间高地将获得先发优势，有利于维护国家太空发展优势。

从文明价值角度看，地月空间部署有利于带动科技发展。月球作为太空中最接近地球的天体，其南极的水和冰中含有制造火箭推进剂所需的氢和氧，可为深空探测器提供能源补给，或将成为未来载人火星任务乃至太空更深处空间的前哨基地。未来，人类或可利用月球资源实现在月球表面的自给自足，利用月球中的水维持生命和月壤农耕，甚至可通过机械自动化进行资源的提取、提炼和生产。

从商业价值角度看，月球具有巨大资源经济潜力。月球表面的岩石和土壤被称为风化层，富含镁、铁、铜、钛等元素，储备了大量地球稀缺能源，或可为在月球上建造基础设施提供材料，解决地球资源短缺。此外，月壤中含有近72万吨氦-3资源，相当于全球总储量的143万倍。氦-3是参与核聚变的理想能源，若有效利用月球上的氦-3或将弥补地球中该资源紧缺问题。在日益扩大的地月经济中，月球或将作为太空资源商业开发试点，为小行星和火星的开采、勘探奠定技术与实践基础。

二、美国围绕地月空间推进战略部署

美国基于在太空资源开发与利用起步早、经验丰富。美积极搭建太空政策框架，鼓励技术研发和国际合作，通过颁布战略政策、调整组织结构、研发前沿技术、打造太空力量、加强太空域态势感知等推进地月空间部署，多措并举探索月球。

加强顶层战略设计，视地月空间为太空新高地。2017年12月，特朗普签署《1号太空政策指令》，力促重返月球计划，并为后续载人登陆火星做充分技术准备。该指令将月球视为太空探索航线的“枢纽”，为美国开展深空探索指明了未来行动方向。2020年8月，美国防部颁布的《太空力量》文件提出重点利用并扶持本国民用和商业航天产业发展，确保美地月空间态势感知优势。同时，美再次强调可持续性、即时性、精准性的地月空间态势感知能力将是地月空间信息化建设的关键，为美国未来夺得太空经济和安全竞争优势奠定基础。2021年6月，美空军研究实验室正式发布《地月空间入门》报告，提出未来在地月空间开展作战行动的概念，强调开发新型航天器。2022年11月，白宫发布《国家地月空间科学与技术战略》。一是鼓励科技研发，促进地月空间长期发展；二是加强国际间合作，加快地月空间开发部署；三是增强地月空间态势感知能力，维持太空优势；四是提升地月空间通信能力，尽快实现可扩展和可互操作的地月空间定位、导航和授时（PNT）能力。该战略是美政府出台的首个地月空间科技发展全政府战略文件，为美国在地月空间科技研发、探索活动提供总体指导，为“推动建设地月生态系统”提供支持。

地月空间战略引领，促进太空技术研发与国际太空合作。2019年4月，美太空发展局提出增加对月球轨道态势感知并在地月空间部署机动力量的设想，威慑并防止潜在对手。对此，在后续美空军发布的“技术创新计划”（AFW-ERX）项目招标公告中，强调提升地月空间态势感知能力的必要性。该项目还鼓励美国企业研发创新技术及应用，解决美军在地月空间活动中的定位、导航和授时能力，以及3D可视化等问题。2020年10月，美国与澳大利亚、加拿大、英国、意大利、日本、卢森堡和阿联酋七国签署《阿尔忒弥斯协定》，建立月球常态化驻留基地，谋求月球等天体“主权”。2021年6月，美太空部队与NASA签署合作协议，加强地月空间技术研发合作，包括加强深空勘察和追踪能力，支持太空态势感知及近地天体探测；开展地月空间行动韧性计划，加强太空链路通信与导航能力；研发地月空间航天器在轨维修技术，为美太空系统提供充分保障。

三、美国地月空间战略重视商业太空力量

随着美国商业航天力量愈加成熟，美国政府不断深化与商业航天企业的合作力度，在降低自身研发生产成本的同时，大幅提升技术转化效率，为保持美国太空系统优势提供了强有力的支持。为加速推进地月空间力量部署、抢占先发优势，美国在空间态势感知、太空核技术以及原位资源利用等方面积极与商业航天企业开展合作，加快技术研发应用进程。

空间态势感知方面。2019年底，美空军AFW-ERX项目发布小型企业创新研究计划（SBIR）招标书，将“地月空间活动”作为太空的优先发展领域之一。AFW-ERX招标书指出，随着地球轨道愈发拥挤，太空竞争愈加激烈，美空军有必要将该区域纳入其情报收集范围，需寻求商业创新，支持未来地月空间活动的“空间域态势感知”需求。包括：从月球表面提供“空间域态势感知”的有效载荷；用于“天基空间域态势感知”的轻型传感器；以及地月空间轨道确定和维护方法。在该项目下，诸多商业公司获得合同。例如，2020年9月，Xage Security公司为美军用、民用卫星到地面站建设网络安全链路；2022年1月，Space Micro公司获得设计激光通信终端合同，为军用飞机和轨道卫星高速率数据通信提供支持。2020年3月，美国瑞亚太空活动公司（RSA）与美国防部达成协议，为美太空部队研发用于收集地月空间信息的技术。该公司提出了“月球空间情报”（LUNINT）概念计划，其核心是一个图形化增强的三维态势感知系统，旨在获得地月空间和月球表面显著物体的精确坐标，并采集相关信息。

太空核技术研发应用方面。DARPA于2021年4月授予通用原子公司一份2200万美元的合同，作为“敏捷地月空间行动演示火箭”（DRACO）计划的第一阶段，专门设计可用于空间推进的小型核反应堆；DARPA还分别向洛马公司和蓝色起源公司授予290万美元与250万美元的合同，设计采用核热推进系统进行推进的航天器。12月，NASA与美能源部合作，向美国公司为核裂变表面动力系统征求概念设计方案。最终，NASA与能源部向洛马、Westinghouse及IX公司授出价值约500万美元的合同，初步研发40千瓦级裂变发电系统。该系统相比其他发电系统，具有体积小、重量轻、可靠性高，可在任意位置及各种自然环境下连续供电的优势。

原位资源利用方面。2018年，美国科罗拉多矿业大学开设了全球首个太空资源领域“太空采矿”学科专业，为未来充分开采和利用月球、火星、小行星等资源提供充分智力保障。该专业涉及遥感、地质力学、采矿、材料、冶金、机器人、先进制造、电化学、资源经济学以及太阳能和核能等学科，培养学生在太空和行星资源的勘探、开采、处理、利用和系统设计等方面的技能。2020年11月，NASA启动“月球破冰挑战”竞赛，促进发展月球矿产开采技术的发展。目前，美马斯顿太空系统公司、月球前哨公司和蜜蜂机器人公司均加入该挑战赛。这些公司计划设计一辆月球采矿车，将含有水冰的泥土碎石采集至真空装置中，分离并储存水冰颗粒。按照计划，该月球采矿车每天可开采12个陨石坑，每年可回收超过420吨月球水冰。

四、结语

美国不断加大对地月空间的探索与开发，对于其发展地月文明、确保战略安全和推动本国科技经济具有重要意义。地月空间的战略部署将帮助美国进一步夺取深空竞争优势，确保自身在太空领域探索的领先地位。同时，美国在耦合商业航天与军事航天的过程中，可促进航天科技和国民经济的深度融合，进一步实现美国航天重大工程计划统筹规划、体系化发展与资源优化配置，为抢占新一轮太空竞争优势奠定基础。

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参考文献

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[5] White House. FACT SHEET: First National Cislunar Science & Technology Strategy [EB/OL][2022-11-20]. https://www.whitehouse.gov/ostp/news-updates/2022/11/17/fact-sheet-first-national-cislunar-science-technology-strategy/.

[6] SpaceNews. Orion completes lunar flyby maneuver[EB/OL][2022-11-20]. https://spacenews.com/orion-ready-for-lunar-flyby-maneuver/.

[7] SpaceNews. Air Force seeking commercial technologies for cislunar space operations[EB/OL][2022-11-20]. https://spacenews.com/air-force-seeking-commercial-technologies-for-cislunar-space-operations/.

作者简介

云仲伦 国务院发展研究中心国际技术经济研究所研究六室，助理分析员

研究方向：航空航天领域形势跟踪及关键核心技术、前沿技术研究

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