我国载人航天工程经过30多年的不断发展，已成功建成中国空间站，载人月球探测工程登月阶段任务也已经启动实施，计划先期开展无人登月飞行，并在2030年前实现中国人首次登陆月球。
上个月，中国载人航天工程办公室发布了《关于征集载人月球探测工程月面科学载荷方案的公告》。前往月球的科学载荷主要面向哪些领域？方案征集后将如何评审？载荷将受到哪些环境和条件约束？围绕这些问题，8月15日，中国科学院空间应用工程与技术中心相关专家进行了解读。本次方案征集截止日期延长至8月20日，期待全社会集思广益提供更优方案。
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探索月球的目的是开发利用月球
“载人月球探测不仅是科学家、工程师的工程，也是全社会期待的大事。我们面向社会开展月面科学载荷的方案征集，正是期待公众集思广益，发现实现工程效益最大化的载荷。”载人月球探测工程科学研究与应用系统副总设计师、中国科学院空间应用中心研究员张鹏说，在前期的探月工程中，我国发射的月球探测器对月球形貌、地质、物质和环境开展了全面探测，已经取得了大量科研成果。
月球是距离地球最近的自然天体，具有独特的地理优势和位置资源。张鹏表示，目前人类对月球的探索已从表面探测转入深部探测，而对月球地质与月球物理、空间生命科学、月面深部钻探等领域的探测与研究，不仅能帮助我们利用月球资源，更重要的是能更好地认识我们身处的地球。
针对本次载荷的征集，中国科学院空间应用中心研究员、科学研究与应用系统主任设计师牟伶俐介绍，工程总体没有对载荷方案做过多限制，但考虑到工程实施情况和月表实际环境，载荷设计要做到体积尽量小、质量尽量轻、功耗尽量低。
如果载荷实验周期较长，则需要脱离着陆器，且具备能源供给、月夜保温等能力。“我们最长可支持以年为单位的实验需求，如果多个载荷有共性需求，工程总体会考虑统筹建设共用支持平台。”张鹏说。
方案征集完成后，工程总体首先对载荷科学目标的必要性进行考量和初选，再进行深入论证，考虑载荷方案的合理性、可行性，并综合考虑工程支持能力。载荷的设计方案可以根据各方需求不断优化。
着陆区从百余个点位预选出50个
此前，我国探月工程发射的嫦娥系列探测器，已经陆续抵达了月球正面和月背的多个区域。本次征集的科学载荷，未来将在月球的哪个区域着陆？张鹏透露，目前着陆区的选址仍在迭代，前期，科研人员共提出了百余个着陆区，为了避免与已有着陆任务重复、地质构造类型相似等情况，目前保留了50个着陆区并形成载人月球探测选址库。
“月球可研究的区域很多，但要到一个陌生的地方探索，常要经历从稳妥到挑战的过程。”张鹏说，科学载荷着陆区将优先考虑易到达、通讯条件好的区域，并逐渐向月背、极区等扩展。
只有地球大气密度十万分之一的高真空环境、相当于地球重力约六分之一的低重力、平均辐射强度达地球200至300倍的强辐射、远低于地球的弱磁场环境……牟伶俐将月球环境特点总结为“一高一低、一强一弱”。此外，月面高达300余摄氏度的昼夜温差、直径小于20微米却对航天器影响极大的月尘等不利条件，都会影响到科学载荷在月表的工作。“在方案设计时，要从载荷的全生命周期进行考量，技术上要具备可行性、工程上需要进行适配。”
目前，我国已经制定了载人月球探测科学目标体系，其中便包括了月球资源的原位获取和利用。张鹏介绍，相关研究工作正在积极推进，计划在首次登月阶段，或在未来月球科考与开发阶段开展相关技术验证。
月球探测将走入“人机联合时代”
此前，中国载人航天工程办公室还公开征集了载人月球车的研制方案，在中国人首次登陆月球时，2名航天员将驾驶载人月球车开展科考活动。载人月球车将具备载人驾乘、月面移动、定位支持、安全辅助等功能，可为航天员提供移动、通信、探测辅助等保障。
当前人工智能和机器人的发展，正在不断拓展人的能力边界。但张鹏认为，人的精细化操作和现场决策能力，在短时间内是难以被替代的。后续，我国将在月面建立小型的科研站，月球探测领域将走入人机联合探测的时代，人机合作、各展所长完成探测任务。
随着我国空间站的建成，大量空间科学实（试）验正在太空中陆续开展，并已相继下行了4批空间科学实验样品。未来，在月球上开展的实（试）验样品也有机会重返地球。“样品返回需要飞行器资源的支持，但飞行器资源毕竟稀缺，我们会结合样品的需求和价值进行优先级排序。”张鹏说，期待在任务的推进中，实现工程科学价值和社会价值的最大化，提升民众对航天的关注和认知，激发青少年探索太空的兴趣。
