林仁紅 丁潔 林志偉 田昊

（1 中國航天工業(yè)科學(xué)技術(shù)咨詢有限公司 2 中國長城工業(yè)集團(tuán)有限公司）

2022年，全球深空探測活動(dòng)持續(xù)推進(jìn)。主要航天活動(dòng)涉及我國已經(jīng)落月運(yùn)行的嫦娥四號、玉兔二號探測車及天問一號火星探測器，美國國家航空航天局（NASA）發(fā)射的阿爾忒彌斯- 1（Artemis - 1）任務(wù)和地月自主定位系統(tǒng)技術(shù)操作和導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)“頂石”（CAPSTONE）探測器任務(wù)，韓國的“達(dá)努里”（Danuri）探測器任務(wù)，日本的白兔-R（HAKUTO-R）探測器任務(wù)及其搭載的阿拉伯聯(lián)合酋長國的“拉希德”（Rashid）探測器任務(wù)。國內(nèi)多家科研單位聯(lián)合發(fā)布關(guān)于月球、火星研究的科研成果。本文對2022年實(shí)施的深空探測發(fā)射任務(wù)進(jìn)行歸納，梳理已有的任務(wù)、成果基礎(chǔ)上，從全球和我國兩個(gè)方面對近期國際深空探測熱點(diǎn)進(jìn)行綜述。

1 國外深空探測進(jìn)展較快

“阿爾忒彌斯”計(jì)劃得以實(shí)施

“阿爾忒彌斯”計(jì)劃是NASA 當(dāng)前主要推進(jìn)的月球探測計(jì)劃，在月球表面和地月空間進(jìn)行的活動(dòng)通常是美國NASA 擴(kuò)大其全球伙伴關(guān)系的最佳機(jī)會(huì)。目前，國際合作主要參與方/任務(wù)包括：加拿大航天局（CSA）將為月球“門戶”（Gateway）提供先進(jìn)機(jī)器人；歐洲航天局（ESA）將交付國際居住艙（iHab）及可提供額外通信能力的ESPRIT 艙，部署科學(xué)有效載荷和立方體衛(wèi)星的科學(xué)氣閘艙，并為“門戶”補(bǔ)加燃料；日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)（JAXA）計(jì)劃提供居住艙部件和后勤補(bǔ)給。

2022年11月16日，美國“空間發(fā)射系統(tǒng)”（SLS）登月火箭發(fā)射升空，搭載“獵戶座”（Orion）飛船和科學(xué)探測載荷，開始執(zhí)行阿爾忒彌斯-1 任務(wù)。在太空部署10 顆立方體衛(wèi)星，包括月球極區(qū)氫繪圖儀（LunaH-Map）、月球冰立方（Lunar-IceCube）、生物哨兵（BioSentinel）、月球紅外成像（LunIR）等，這10 顆小衛(wèi)星逐步分離入軌，分別進(jìn)入日心軌道、環(huán)月軌道和地月拉格朗日L2 點(diǎn)。探測任務(wù)涉及研究輻射如何影響脫氧核糖核酸（DNA）、在月球上尋找水或冰。這次探測任務(wù)持續(xù)約25 天。

《阿爾忒彌斯協(xié)定》參與國進(jìn)一步擴(kuò)充

《阿爾忒彌斯協(xié)定》是全球深空探測活動(dòng)的重要組成部分，目前簽署國總共有23 個(gè)國家。2022年全年《阿爾忒彌斯協(xié)定》新增簽訂國達(dá)10 個(gè)國家，包括墨西哥、以色列、羅馬尼亞、巴林、新加坡、哥倫比亞、法國、沙特、盧旺達(dá)與尼日利亞。

《阿爾忒彌斯協(xié)定》主要原則包括：進(jìn)行一切和平目的的活動(dòng)；公開和透明地描述其政策和計(jì)劃；使用開放標(biāo)準(zhǔn)，并致力互用性；提供緊急援助；登記空間物體，以幫助避免有害干擾；公開發(fā)布科學(xué)數(shù)據(jù)；保護(hù)有歷史價(jià)值的地點(diǎn)和文物；根據(jù)《外層空間條約》開采和利用空間資源；向公眾提供有關(guān)行動(dòng)地點(diǎn)和性質(zhì)的信息，并在必要時(shí)努力消除沖突；減少軌道碎片。

“韓國探路者月球軌道器”首次登月

2022年8月5日，“韓國探路者月球軌道器”（KPLO）發(fā)射升空，航天器又名“達(dá)努里”，該月球軌道飛行器已經(jīng)傳回來“月球黑白”照片。KPLO是韓國第一個(gè)月球任務(wù)，也是韓國的第一次地球軌道外太空任務(wù)，由韓國航空航天研究院（KARI）開發(fā)和管理，與美國在載荷和發(fā)射上進(jìn)行合作。KPLO搭載6 個(gè)科學(xué)載荷：月球地形成像儀（LUTI）、寬視場偏振照相機(jī)（PolCam）、磁強(qiáng)計(jì)（KMAG）、伽馬射線光譜儀（KGRS）、延遲容忍網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)（DTNPL）、陰影相機(jī)（ShadowCam）。其目標(biāo)是開發(fā)本國的月球探測技術(shù)，展示“空間互聯(lián)網(wǎng)”，對月球環(huán)境、地形和資源進(jìn)行科學(xué)調(diào)查，并確定未來任務(wù)的潛在著陸點(diǎn)。KPLO 主要任務(wù)是探索水冰、鈾、氦-3、硅、鋁等月球資源，同時(shí)測量磁力等月球環(huán)境，繪制地形圖，為未來的月球登陸作準(zhǔn)備。

韓國探路者月球軌道器

日本月球探測器HAKUTO-R-M1開展月球商業(yè)探測

2022年12月11日，日本首個(gè)商業(yè)月球探測器HAKUTO-R-M1 發(fā)射升空，載荷包括美國NASA“月球手電筒”（Lunar Flashlight）立方體衛(wèi)星，阿拉伯聯(lián)合酋長國穆罕默德·本·拉希德空間中心運(yùn)營的月球車，以及日本航空宇宙開發(fā)機(jī)構(gòu)（JAXA）擁有的可變形球形機(jī)器車（SORA-Q）等。HAKUTO - R - M1 是日本私人i 太空公司（ispace）的探測任務(wù)，任務(wù)中搭載的由NASA 噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室（JPL）的月球手電筒，旨在繞月球軌道搜索水冰，將在月球南極上空繞15km 的軌道運(yùn)行。HAKUTO-R-M1 預(yù)計(jì)于2023年4月在月球著陸，將搭載的“拉希德”探測器降落在月球表面的阿特拉斯撞擊坑。

截至2023年2月，HAKUTO-R-M1 任務(wù)的10 個(gè)里程已完成前4 個(gè)：發(fā)射準(zhǔn)備、發(fā)射后部署、創(chuàng)建通信鏈路、軌道機(jī)動(dòng)。若后續(xù)探測器成功降落月表，日本ispace 公司將成為全球第一家登陸月球的私營公司。

HAKUTO-R-M1 任務(wù)中“月球手電筒”立方星圖

阿拉伯聯(lián)合酋長國第一輛月球車成功發(fā)射

阿拉伯聯(lián)合酋長國的穆罕默德·本·拉希德航天中心將“拉希德”月球車搭乘ispace 公司的HAKUTO-R-M1月球探測器送上月球?！袄５隆睂⑴鋫鋬蓚€(gè)高分辨率相機(jī)、一個(gè)用于捕捉小細(xì)節(jié)的顯微相機(jī)和一個(gè)熱成像相機(jī)。巡視器還將攜帶一個(gè)朗繆爾探測器，旨在研究月球的等離子體，并將試圖解釋為什么月球塵埃如此粘稠。“拉希德”月球車由美國為阿拉伯聯(lián)合酋長國研制，起飛質(zhì)量約10kg，搭載了6 臺(tái)探測儀器，使用壽命為一個(gè)月球日（14 個(gè)地球日）。預(yù)計(jì)于2023年4月在月球的阿特拉斯隕石坑內(nèi)著陸。

2 全球部分深空探測活動(dòng)延期

“賽琪”探測器任務(wù)延期

NASA 原計(jì)劃2022年8月發(fā)射“賽琪”（Psyche）探測器，目標(biāo)是通過研究同名的金屬小行星“靈神星”（Psyche）來探索行星核心的起源?！办`神星”是已知最重的M 型小行星，被認(rèn)為是原行星裸露的鐵核，因?yàn)榕c另一個(gè)天體猛烈碰撞而剝離了它的幔和殼。從地球上對這顆小行星的雷達(dá)觀測表明，它含有鐵鎳成分，質(zhì)量為2.7 億億噸級別，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過人類每年僅利用的20 億噸鐵礦石重量。作為未來“太空探礦”活動(dòng)的前期準(zhǔn)備研究?！百愮鳌碧綔y器采用太陽能電力推進(jìn)設(shè)計(jì)，有效載荷預(yù)計(jì)包括多光譜成像儀、磁力計(jì)、伽馬射線和中子譜儀，以及X 波段重力科學(xué)調(diào)查，本次任務(wù)預(yù)計(jì)推遲到2023年進(jìn)行。

月球-25 任務(wù)延期

月 球-25 任 務(wù)（Luna-25）是 俄 羅 斯 航 天 國 家 集 團(tuán)（ROSCOSMOS）的月球著陸器任務(wù)，計(jì)劃降落在月球南極附近的博古斯拉夫斯基隕石坑。任務(wù)目的是研究月球兩極地區(qū)的化學(xué)組成，包括水冰等一些來自宇宙空間的化合物。月球-25 攜帶的儀器也將用于對月球兩極散逸層的塵埃等離子體進(jìn)行研究，該任務(wù)也是國際月球科研站建立的規(guī)劃任務(wù)之一，原計(jì)劃于2022年8月22日發(fā)射，推遲到2023年7-8月發(fā)射。推遲原因是航天器上的速度和飛行距離測量儀不符合探月任務(wù)的技術(shù)要求。

“火星生物學(xué)”項(xiàng)目第二次任務(wù)延期

“火星生物學(xué)”（ExoMars）項(xiàng)目第二次任務(wù)是歐洲航天局和俄羅斯航天國家集團(tuán)合作的天體生物學(xué)計(jì)劃。該項(xiàng)目包含一個(gè)名為“羅莎琳德·富蘭克林”（Rosalind Franklin）的歐洲設(shè)計(jì)的火星漫游探測器，以紀(jì)念在DNA 和病毒研究領(lǐng)域做出過偉大貢獻(xiàn)的女性科學(xué)家。該任務(wù)核心使命之一是尋找火星水、有機(jī)物和潛在生命，和其他火星車的探測任務(wù)形成有效互補(bǔ)。該探測器原計(jì)劃于2022年9月發(fā)射。由于俄烏沖突，現(xiàn)在歐洲航天局暫停參與該項(xiàng)目。

3 我國深空探測任務(wù)進(jìn)展

祝融號火星車

截至2022年12月31日，天問一號環(huán)繞器在軌運(yùn)行687 個(gè)地球日，距離地球2.4 億千米，祝融號火星車抵達(dá)火星670 余火星日、表層工作340 余火星日，總計(jì)行車接近2km，兩器總計(jì)獲得約超過1000GB 初始科學(xué)數(shù)據(jù)信息。目前，天問一號火星環(huán)繞器工作狀態(tài)良好，持續(xù)開展環(huán)火科學(xué)探測，祝融號火星車仍處于自主休眠狀態(tài)。

2022年5月，我國科學(xué)家運(yùn)用祝融號火星車在地質(zhì)年代較為年輕的著陸區(qū)發(fā)現(xiàn)水活動(dòng)的跡象，這表明，亞馬遜紀(jì)時(shí)期的火星水圈可能比以往認(rèn)為的更加活躍。這一發(fā)現(xiàn)對理解火星的氣候環(huán)境演化歷史具有重要意義。

未來深空探測規(guī)劃前景廣闊

2022年11月24日，在聯(lián)合國/中國空間探索與創(chuàng)新全球伙伴關(guān)系研討會(huì)上，國家航天局宣布，嫦娥六號任務(wù)計(jì)劃于2025年前后在文昌發(fā)射，已確定了氡氣探測儀、立方星、月表負(fù)離子分析儀和激光角反射器4 臺(tái)國際載荷。目前，這4 臺(tái)國際載荷均按計(jì)劃開展研制工作，正在進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計(jì)、測試驗(yàn)證等。嫦娥六號任務(wù)將開展月球背面著陸區(qū)的現(xiàn)場調(diào)查和分析。采樣返回后，在地面對樣品進(jìn)行系統(tǒng)、長期的實(shí)驗(yàn)室研究等。

2022年11月28日，國家航天局發(fā)布我國深空探測任務(wù)規(guī)劃。我國探月工程四期包括嫦娥六號、嫦娥七號和嫦娥八號任務(wù)。其中，嫦娥六號將執(zhí)行月球背面采樣返回任務(wù)；嫦娥七號計(jì)劃著陸于月球南極，開展飛躍探測；嫦娥八號任務(wù)將與嫦娥七號組成月球科研站的基本型。嫦娥六號實(shí)施月球極區(qū)著陸并采樣返回驗(yàn)證月基導(dǎo)引高精度著陸技術(shù)。嫦娥七號對月球極區(qū)的地形地貌、物質(zhì)成分、空間環(huán)境進(jìn)行綜合探測。嫦娥八號開展關(guān)鍵技術(shù)月面實(shí)驗(yàn)完成科研站指揮中樞技術(shù)驗(yàn)證，建設(shè)國際月球科研站基本型。

4 深空探測發(fā)展趨勢

2022年9月9日，“嫦娥石”真實(shí)顆粒CT 掃描三維形態(tài)圖

一是全球深空探測活動(dòng)參與的國家越來越多。傳統(tǒng)航天國家如美國、俄羅斯、歐盟、印度、日本等加大對月球探測、火星探測和其他小行星探測的投入力度。新興國家如韓國、阿拉伯聯(lián)合酋長國、沙特及其他國家也積極加入月球及深空探測活動(dòng)。全球深空探測的參與方越來越多，持續(xù)深化了人類對宇宙空間的認(rèn)知水平。

二是深空探測國際合作越來越受到重視。無論是美國主導(dǎo)的阿爾忒彌斯-1 任務(wù)，還是中國主導(dǎo)的國際月球科研站任務(wù)，都是迄今為止人類較大規(guī)模的深空探測任務(wù)，在規(guī)則建立、規(guī)劃對接、技術(shù)聯(lián)合、人才交流、成果分享等方面，廣泛邀請其他國家的積極參與，國際合作變得越來越重要。我國在第73 屆國際宇航大會(huì)（IAC）上也發(fā)布了一系列國際合作機(jī)會(huì)，對深空探測合作持開放的國際合作態(tài)度，歡迎各國加入其已經(jīng)計(jì)劃并批準(zhǔn)的嫦娥探月任務(wù)。

三是商業(yè)航天企業(yè)參與深空探測成為重要力量。隨著全球商業(yè)航天浪潮興起，商業(yè)航天企業(yè)由于采取不同于傳統(tǒng)企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新、成本控制、服務(wù)模式，能夠廣泛參與到深空探測活動(dòng)中。阿爾忒彌斯-1 任務(wù)就選擇了美國太空探索技術(shù)公司（SpaceX）、公理太空公司（Axiom Space）、柯林斯宇航公司（Collins Aerospace）、SS/L 機(jī)器人公司（Space Systems/Loral Robotics）、內(nèi)華達(dá)山脈公司（SNC）等數(shù)十家商業(yè)企業(yè)。日本ispace 公司也發(fā)射了世界首個(gè)商業(yè)月球探測器等，加快開啟了全球商業(yè)企業(yè)探索宇宙科學(xué)的帷幕。

5 結(jié)論

2022年，全球月球及深空探測領(lǐng)域取得積極進(jìn)展。人類不斷邁向浩瀚宇宙，在探索月球水冰、鈾、氦-3、硅、鋁等地外資源，以及測量月球磁力環(huán)境和繪制地形圖等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了開創(chuàng)性進(jìn)展，刷新了深空探測歷史上的里程碑。全球的商業(yè)探測活動(dòng)異?；钴S，聯(lián)合推進(jìn)月球資源開發(fā)利用技術(shù)，雖然一些深空探測任務(wù)推遲，人類地外生命探索步履永不停息。

總而言之，深空探測承載著全人類的共同夢想和對宇宙深邃的孜孜追尋，需要全球各國共商共建，積極拓展人類生存空間，加快構(gòu)建外空領(lǐng)域人類命運(yùn)共同體，為推動(dòng)人類邁向星辰大海的新征程奮斗。