當(dāng)全球深空探索的焦點(diǎn)逐漸匯聚于月球，中美兩國(guó)在探月領(lǐng)域的突破性進(jìn)展正引領(lǐng)人類邁向新的太空時(shí)代。美國(guó)“阿爾忒彌斯”計(jì)劃與中國(guó)“月球科研站”項(xiàng)目的同步推進(jìn)，標(biāo)志著月球探索進(jìn)入規(guī)?；?、常態(tài)化階段。在這片荒蕪的銀色星球上，探測(cè)器協(xié)同作業(yè)、航天員實(shí)時(shí)通信、科學(xué)數(shù)據(jù)高速傳輸?shù)刃枨?，?duì)通信系統(tǒng)提出了前所未有的挑戰(zhàn)。近日，一項(xiàng)由中國(guó)科研團(tuán)隊(duì)提出的5G定制化通信方案，為解決月面通信難題提供了創(chuàng)新思路，相關(guān)研究成果發(fā)表于權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《宇航學(xué)報(bào)》。

月球環(huán)境的極端性遠(yuǎn)超地球認(rèn)知。晝夜溫差達(dá)300℃的劇烈波動(dòng)，使普通電子設(shè)備在月晝的127℃高溫下瞬間失效，又在月夜的-173℃低溫中徹底凍結(jié)。缺乏大氣層保護(hù)的高真空環(huán)境，讓傳統(tǒng)散熱方式完全失效；強(qiáng)宇宙輻射則持續(xù)侵蝕設(shè)備元件，縮短其使用壽命。更嚴(yán)峻的是，長(zhǎng)達(dá)28個(gè)地球日的月晝?cè)乱怪芷冢瑢?dǎo)致太陽(yáng)能供電系統(tǒng)在漫長(zhǎng)月夜中中斷，通信設(shè)備需依賴特殊能源維持運(yùn)行。38萬(wàn)公里的地月距離造成的信號(hào)延遲，疊加傳統(tǒng)航天通信接口冗余、協(xié)議適配性差等問題，使得現(xiàn)有技術(shù)難以滿足未來月球基地的多元化需求。

針對(duì)這些挑戰(zhàn)，科研團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一套“集中+分布式”的柔性網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，構(gòu)建起覆蓋月球的“通信天網(wǎng)”。該系統(tǒng)由月球中繼衛(wèi)星、月面基地園區(qū)和月面邊緣網(wǎng)三部分組成：中繼衛(wèi)星搭載多波束天線，實(shí)現(xiàn)月面區(qū)域連續(xù)覆蓋，既承擔(dān)月面設(shè)備互聯(lián)任務(wù)，又作為地月通信的中繼節(jié)點(diǎn)；月面基地部署輕量化核心網(wǎng)，覆蓋半徑20公里的探索區(qū)域，統(tǒng)一管理著陸器、月球車和航天員的通信需求；邊緣網(wǎng)則隨月球車靈活部署，通過三種定制化方案適配不同場(chǎng)景。這種分層架構(gòu)既保證了核心區(qū)域的穩(wěn)定覆蓋，又通過邊緣節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展了通信范圍，形成動(dòng)態(tài)適應(yīng)月球環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)體系。

為確保極端環(huán)境下的通信可靠性，系統(tǒng)采用多層次備份策略。月面中心站與月球車的核心網(wǎng)設(shè)備交叉?zhèn)浞荩髟O(shè)備故障時(shí)從設(shè)備自動(dòng)切換，避免通信中斷；中繼衛(wèi)星部署備份星載核心網(wǎng)，即使終端超出月面基地覆蓋范圍，仍可通過近月域無(wú)縫覆蓋實(shí)現(xiàn)星上處理。這種設(shè)計(jì)巧妙平衡了月面資源受限與高保障需求之間的矛盾，使通信系統(tǒng)在極端條件下仍能保持穩(wěn)定運(yùn)行。仿真測(cè)試顯示，單星中繼拓?fù)涞耐ㄐ趴捎寐蔬_(dá)72.3%，端到端時(shí)延低至2.56秒，完全滿足實(shí)時(shí)通信需求。

支撐這套月球5G網(wǎng)絡(luò)的核心，是一系列突破性關(guān)鍵技術(shù)。智能接入控制技術(shù)使終端能在多種接入系統(tǒng)間智能切換，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量動(dòng)態(tài)選擇最優(yōu)連接；多鏈路連接與軟切換技術(shù)采用“先接通再斷開”策略，保障移動(dòng)過程中的通信連續(xù)性；網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)將通信資源按任務(wù)需求精準(zhǔn)分配，滿足高清視頻傳輸、科學(xué)數(shù)據(jù)回傳、語(yǔ)音通信等差異化需求。尤為值得一提的是通導(dǎo)一體化技術(shù)，通過將導(dǎo)航功能融入通信網(wǎng)絡(luò)，利用5G基站實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位，解決了月面導(dǎo)航精度難題，為航天員和月球車提供厘米級(jí)定位服務(wù)。

在建設(shè)路徑上，月球5G網(wǎng)絡(luò)將分三階段逐步實(shí)施：第一階段在月球南極建設(shè)月面基地通信網(wǎng)絡(luò)，部署集中式輕量化核心網(wǎng)，構(gòu)建基礎(chǔ)工作生活通信體系；第二階段擴(kuò)展月面邊緣網(wǎng)，通過激光或微波鏈路實(shí)現(xiàn)基地與邊緣區(qū)域互聯(lián)，擴(kuò)大覆蓋范圍；第三階段部署天基備份網(wǎng)絡(luò)，利用中繼衛(wèi)星完成地月全面通信，實(shí)現(xiàn)全場(chǎng)景無(wú)縫覆蓋。這種漸進(jìn)式部署策略既降低了技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，又為后續(xù)升級(jí)預(yù)留了空間。

該方案的另一創(chuàng)新點(diǎn)在于提出了月面用戶快速接入與會(huì)話更新機(jī)制。針對(duì)月面用戶數(shù)量有限且經(jīng)過嚴(yán)格審核的特點(diǎn)，系統(tǒng)提前在終端中裝訂缺省通信策略，環(huán)境穩(wěn)定時(shí)直接啟用，環(huán)境變化時(shí)快速更新。通過無(wú)線接入網(wǎng)作為感知節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)感知與通信一體化，既減少了基礎(chǔ)設(shè)施部署成本，又提升了系統(tǒng)對(duì)月球環(huán)境的適應(yīng)能力，使通信網(wǎng)絡(luò)具備“智能生命體”般的感知與響應(yīng)能力。

隨著各國(guó)探月工程的深入推進(jìn)，月球已成為深空探索的戰(zhàn)略高地。5G技術(shù)與航天科技的深度融合，不僅為月球科研站建設(shè)、資源開發(fā)、載人登月等任務(wù)提供了關(guān)鍵支撐，更推動(dòng)了通信、感知、計(jì)算技術(shù)的跨界融合。未來，月球5G網(wǎng)絡(luò)有望構(gòu)建地月一體的通信導(dǎo)航系統(tǒng)，為人類邁向更遙遠(yuǎn)的深空探索奠定基礎(chǔ)。當(dāng)5G信號(hào)在月壤上傳播，人類探索宇宙的征程將迎來新的里程碑。