美国地月空间发展战略分析

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导读:地月空间还没有明确的定义,一般指地球同步轨道向外延伸直到月球的球形区域,它主要包括月球轨道、月球表面以及地月拉格朗日点。这一区域在太空探索中占据着举足轻重的地位。美国作为航天领域的先行者,在地月空间的探索与发展上取得了不少进展。
一、政策规划
美国政府高度重视地月空间的探索与利用, 2017年12月颁布《航天政策1号令》(SPD-1)将月球定位为太空探索的“枢纽”。2018年9月,NASA公布的《国家太空探索活动报告》进一步明确了美国未来深空探索的整体思路,即利用地月空间助力重返月球,并以月球为“跳板”探索火星。2022年11月,美国政府发布《国家地月空间技术战略》,这是美国首个针对地月空间科技发展的政府战略文件,为科技研发、探索活动和地月生态系统建设提供了指导与支持。
二、军事布局
美国太空军顶层军事学说《天权》中多次提及地月空间,认为月球及其周围的空间可能成为下一个军事领域,必须为未来发展作好准备。美国太空军于2020年制定的“主宰太空2030”愿景中规划了5个阶段,在最后1个阶段提出未来将把太空态势感知、在轨服务和力量投送能力向地球同步轨道以远(XGEO)的地月空间拓展。美国太空军于2021年6月发布了《地月空间入门》指导书,提出了未来在地月空间进行作战的概念,并计划开发相应的航天器。2022年,美太空军在弗吉尼亚州达尔格伦成立了第19太空防御中队,负责领导地月和XGEO空间领域的态势感知。美太空军作战部长雷蒙德表示,太空军将在未来5到10年内具备地月空间的态势感知能力。
在实施层面,美国空军研究实验室(AFRL)、国防部高级研究计划局(DARPA)等机构具体开展技术研发、项目演示验证,推进态势感知、空间推进等领域相关项目的概念研究和技术研发。
三、研发项目
“门户”地月空间站
“门户”地月空间站是美国“阿尔忒弥斯”计划的重要组成部分,也称为“深空之门”或“月球门户”。该空间站旨在支持宇航员在月球轨道上居住数周到数月,为深空探索提供支持,并作为前往月球表面和火星任务的中继站。
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“门户”空间站结构图
“门户”计划运行在近直线晕轨道(NRHO)上,这是一个利用地球和月球引力平衡点的轨道,具有引力稳定性和对地球的连续视线,有利于通信和导航。空间站的建设将分阶段进行,预计首个组件将于2024年到达月球轨道。NASA正与国际和私人合作伙伴合作,共同推进“门户”空间站的建设。
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“门户”空间站的轨道图
2.Oracle卫星
2020年10月,美国空军研究实验室于宣布了地月空间高速公路巡逻系统(CHPS)项目,目的是研究地月空间太空域感知技术,克服地月空间监视的困难。后来,CHPS项目改名为Oracle卫星,主要用于跟踪太空区域中的其它卫星、航天器和碎片。Oracle卫星预计将于2027年发射,其具体技术细节和功能尚未公开,但可以预见的是,它将具备高精度的监测和跟踪能力。根据功能描述,Oracle卫星很可能运行在地月空间L1点的晕轨道,该轨道对监测地球和月球航天器都有良好的视野。
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Oracle卫星概念图
3.DRACO项目
DRACO项目由DARPA在2021财年预算申请中提出,主要目标是开发和验证高丰度低浓缩铀(HALEU)的热核推进技术(NTP),以降低航天动力系统成本。DARPA将和NASA开展合作,项目经费为4.99亿美元,DARPA负责将推进系统集成至航天器并完成发射。
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DRACO项目概念图
该项目进展如下:
2021年4月,DARPA将DRACO项目阶段1的3份合同授予BlueOrigin、通用原子和洛马公司。
2022年5月,DARPA宣布正在开展DRACO项目阶段2和阶段3的建议征求工作。
2023财年,DRACO项目预算申请经费约为5750万美元,主要用于NTP反应堆原型设计及火箭部分关键部件的设计工作。
四、总结分析
目前,美国政界和军界就地月空间的开发活动基本达成了一致,即将地月空间作为探索月球和火星的重要枢纽,并基于对这些区域的科研探索开发相应的军事能力,力求抢先占领未来战争的新的制高点。
从军事层面来讲,运行在以月球、地月系L1点、地月系L2点为核心的轨道族(如L1晕轨道、L2晕轨道、DRO轨道、NHRO轨道等)上的航天器,既可以有效监测月球活动,又可以监测地球轨道上的航天器;L1点的晕轨道还可以作为地月转移的中转站,谁控制了这里就等于控制了地月交通枢纽。美国在研的地月空间航天器,大都围绕这一理念展开研发,其目的就是控制地月空间的主要轨道(交通线),为后续的军事和科研活动铺平道路。(北京蓝德信息科技有限公司)
参考文献
(1)https://breakingdefense.com/2022/11/oracles-vision-understanding-cislunar-satellite-images-poses-afrls-biggest-challenge/
(2)https://spacenews.com/op-ed-lunar-gateway-or-moon-direct/
(3)https://spacenews.com/nasa-and-darpa-select-lockheed-martin-to-develop-draco-nuclear-propulsion-demo/
(4)张蕊,何慧东,朱贵伟. 美国地月空间安全研究进展综述 [J]. 航天器工程, 2024, 33 (02): 103-109.
(5)王帅. 美军地月空间活动发展研究 [J]. 国际太空, 2022, (04): 8-15.