地月空间基础设施体系架构与发展设想

doi:10.16708/j.cnki.1000-758X.2024.0034

中国空间科学技术 ›› 2024, Vol. 44 ›› Issue (3): 1-14.doi: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2024.0034

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地月空间基础设施体系架构与发展设想

杨孟飞，彭兢，李炯卉，倪彦硕，朱舜杰，杜颖，徐宝碧，黄晓峰，张正峰

1.中国空间技术研究院，北京100094
2.北京空间飞行器总体设计部，北京100094

收稿日期:2024-01-22 修回日期:2024-02-14 录用日期:2024-02-15 发布日期:2024-06-05 出版日期:2024-06-25

Architecture and development envision of cislunar space infrastructure

YANG Mengfei，PENG Jing，LI Jionghui，NI Yanshuo，ZHU Shunjie，DU Ying，XU Baobi，HUANG Xiaofeng，ZHANG Zhengfeng

1.China Academy of Space Technology，Beijing 100094，China
2.Beijing Institute of Spacecraft System Engineering，Beijing 100094，China

Received:2024-01-22 Revision received:2024-02-14 Accepted:2024-02-15 Online:2024-06-05 Published:2024-06-25

摘要/Abstract

摘要： 建设地月空间基础设施，为人类在地月空间的活动提供基础性、通用性的通信、导航、监测等服务，既可满足中国后续月球探测国家重大工程任务需求，同时可以加速推进地月空间航天产业发展，对于推动中国科技强国、航天强国建设具有重大的战略意义。在阐明地月空间基础设施概念、分析研判国内外发展现状的基础上，紧密围绕重大工程和航天产业持续性发展需求，提出地月空间基础设施体系架构设想，明确系统服务、系统组成、“云-域-端”网络体系以及内部和用户接口体系。最后以分阶段逐步建成技术先进、布局合理的地月空间基础设施，提供自主开放、安全可靠、长期连续稳定运行的通用化服务为目标，提出发展展望和发展建议，为中国地月空间基础设施发展建设规划提供参考。

关键词: 地月空间基础设施, 体系架构设想, 发展路线, 通信, 定位导航授时, 态势监测

Abstract:

The construction of cislunar space infrastructure（CLSI）can provide basic and universal services for human activities in the cislunar space，including data communications，position navigation and timing（PNT），and situation monitoring for the development of lunar space，which can meet the needs of follow-up major national lunar exploration projects.At the same time，it has strategic significance for accelerating the development of the space industry into the cislunar space，and promoting China′s strength in science，technology and aerospace.On the basis of clarifying the concept of CLSI and analyzing the state-of-art development status，the top-level system architecture is proposed for the CLSI，addressing to the needs of major projects and the sustainable development of the aerospace industry.Then，the system services，the system composition，the “cloud-domain-end” network architecture as well as the internal and user interfaces architecture are defined and demonstrated.Finally，with the goal of gradually establishing a technologically advanced and reasonably deployed CLSI by phases and providing universal services that are open，safe，reliable，and operate continuously and stably in the long term，development prospects and suggestions are proposed to provide reference for the development and construction planning of CLSI.

Key words:

cislunar space infrastructure（CLSI）；system architecture envision；development route；communications；positioning, navigation and timing（PNT）；situation monitoring

杨孟飞, 彭兢, 李炯卉, 倪彦硕, 朱舜杰, 杜颖, 徐宝碧, 黄晓峰, 张正峰. 地月空间基础设施体系架构与发展设想[J]. 中国空间科学技术, 2024, 44(3): 1-14.

YANG Mengfei, PENG Jing, LI Jionghui, NI Yanshuo, ZHU Shunjie, DU Ying, XU Baobi, HUANG Xiaofeng, ZHANG Zhengfeng. Architecture and development envision of cislunar space infrastructure[J]. Chinese Space Science and Technology, 2024, 44(3): 1-14.

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参考文献

［1］BAKHTIAN N M，ZORN A H，MANISCALCO M P.The eighth continent：a vision for exploration of the moon and beyond ［C］//Proceeding of AIAA Space Conference & Exposition.AIAA，2009.
［2］包为民，汪小卫.地月空间探索与开发的思考［J］.宇航学报，2022，43（6）：706-712.
BAO W M，WANG X W.Some thoughts about cislunar exploration and exploitation［J］.Journal of Astronautics，2022，43（6）：706-712（in Chinese）.
［3］杨孟飞，邹志刚，汪卫华，等.月球资源开发利用的进展与展望［J］.中国空间科学技术，2023，43（1）：1-10.
YANG M F，ZOU Z G，WANG W H，et al.Progress and prospect of lunar resources exploitation and utilization［J］.Chinese Space Science and Technology，2023，43（1）：1-10（in Chinese）.
［4］National Aeronautics and Space Administration.Moon to Mars objectives ［R］，2022.
［5］ISREAL D J，MAULDIN K D，ROBERTS C J，et al.LunaNet：a flexible and extensible lunar exploration communication and navigation infrastructure［C］//Proceedings of IEEE Aerospace Conference.Big Sky：IEEE，2020：1-14.
［6］ESC-LCRNS-SPEC-0015 LunaNet interoperability specification version 4（LNIS V4）［S］.Greenbelt，Maryland：NASA GSFC，2022：1-50.
［7］SCHONFELDT M，GRENIER A，DELEPAUT A，et al.Across the lunar landscape towards a dedicated lunar PNT system［J］.Inside GNSS，2020，12.
［8］GIORDANO P.Moonlight navigation service-how to land on peaks of eternal light［C］.72nd International Astronautical Congress.Dubai，UAE，2021.
［9］吴伟仁，于登云，刘继忠，等.我国太空活动现代化治理中的若干重大问题［J］.科学通报，2021，66（15）：1795-1801.
WU W R，YU D Y，LIU J Z，et al.Key issues of modernization of space governance ［J］.Chinese Science Bulletin，2021，66（15）：1795-1801（in Chinese）.
［10］丽贝卡·博伊尔.商业航天的登月竞赛［J］.环球科学，2022，10：69-73.
BOYLE R.The new race to the Moon［J］.Scientific American，2022，10：69-73（in Chinese）.
［11］杨孟飞，张高，张伍，等.探月三期月地高速再入返回飞行器技术设计与实现［J］.中国科学：技术科学，2015，45（2）：111-123.
YANG M F，ZHANG G，ZHANG W，et al.Technique design and realization of the circumlunar return and reentry spacecraft of 3rd phase of Chinese lunar exploration program ［J］.Sci.Sin.Tech.，2015，45（2）：111-123（in Chinese）.
［12］吴伟仁，李海涛，李赞，等.中国深空测控网现状与展望［J］.中国科学：信息科学，2020，50（1）：87-108.
WU W R，LI H T，LI Z，et al.Status and prospect of China′s deep space TT&C network［J］.Sci.Sin.Inform.，2020，50（1）：87-108（in Chinese）.
［13］国务院新闻办公室.新时代的中国北斗［EB/OL］.北京：北斗卫星导航系统网，2022（2022-11-04）［2024-01-07］.http：∥www.bei dou.gov.cn/yw/xwzx/202211/t20221104_24827.html.
［14］LI J，NI Y，HUANG X，et al.Hierarchical communication architecture and network protocol for cislunar constellation ［C］//Proceedings of IEEE 15th International Conference on Advanced Infocomm Technology（ICAIT）：IEEE，2023：125-131.
［15］杨元喜，明锋.中国时空基线建设现状与未来发展［J］.中国科学：地球科学，2023，53（9）：2192-2195.
YANG Y X，MING F.Current status and future development of spatiotemporal datum construction in China［J］.Science China：Earth Sciences，2023，53（9）：2192-2195（in Chinese）.

[1]	金磊, 曾富华, 蒋友邦, 郭枭. 深空测控通信快变多普勒频移高精度估计算法[J]. 中国空间科学技术, 2025, 45(4): 165-175.
[2]	赵洋, 李晓光, 陶灼, 盛瑞卿, 徐宝碧, 黄昊. 月背采样返回任务在轨中继对通方案设计与实现[J]. 中国空间科学技术, 2025, 45(3): 29-40.
[3]	徐进, 王秋平, 李耀, 孙骥, 陈岚, 余晓川, 汪海, 田森, 党晓康, 王永塔. 鹊桥二号中继通信载荷任务分析与设计[J]. 中国空间科学技术, 2025, 45(3): 41-55.
[4]	魏骁, 王朝, 孙天旭, 叶葆巍, 张博. 基于虚拟同轨网络的星间组网通信系统设计[J]. 中国空间科学技术, 2025, 45(2): 114-123.
[5]	陈翔, 王小丽, 孙冬全, 双龙龙, 胡天存, 崔万照, LEI Wang. 航天微波通信中的无源互调问题及其关键技术[J]. 中国空间科学技术, 2025, 45(1): 124-134.
[6]	钟兴旺, 杨瑞强, 踪念科, 王登峰, 张文会, 蔡春贵, 陈素芳. 月球轨道交会对接毫米波雷达系统设计与实现[J]. 中国空间科学技术, 2024, 44(6): 23-32.
[7]	陈诗雨, 倪彦硕, 彭兢. 近月空间星座轨道设计方法[J]. 中国空间科学技术, 2024, 44(3): 15-29.
[8]	李炯卉, 王孖杰, 白帆, 顾征, 辛鹏飞, 贾敏, 赵洪博, 彭兢. 月面通信导航基础设施总体架构与关键技术研究[J]. 中国空间科学技术, 2024, 44(3): 30-42.
[9]	刘洁, 张朝杰, 金小军, 金仲和. 基于圆周相关扩频信号的快速捕获改进方法[J]. 中国空间科学技术, 2024, 44(2): 109-117.
[10]	彭菲, 刘慧梁, 孙茜, 楚尧, 鲍晓月, 江帆, 张馨予. 非静止轨道星座系统级干扰评估研究[J]. 中国空间科学技术, 2023, 43(5): 46-55.
[11]	刘慧梁, 孙茜, 楚尧, 彭菲, 江帆, 吕红剑, 蔡亚星, 王平. 卫星星座分布概率解析算法及精度分析[J]. 中国空间科学技术, 2023, 43(5): 56-64.
[12]	李晓亮, 刘荣科, 刘向南, 周杨, 赵卓. 环月-地面激光通信链路运动特性分析与设计[J]. 中国空间科学技术, 2023, 43(5): 71-78.
[13]	王晓晗, 闫毅, 范亚楠, 李雪, 牟娇. 基于多域融合的空间辐射源细微特征识别[J]. 中国空间科学技术, 2023, 43(4): 126-136.
[14]	翟盛华, 田嘉, 董超, 李雄飞, 惠腾飞. 火星探测UHF频段原位通信关键技术研究[J]. 中国空间科学技术, 2023, 43(2): 103-116.
[15]	杨冠男, 赵康僆, 封涛, 李嵩, 刘金良. 面向空间通信的DTN一体化传输性能约束研究[J]. 中国空间科学技术, 2022, 42(5): 34-43.

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