随着美国“阿尔忒弥斯”计划与中国“月球科研站”计划相继推进，人类对月球的探索正从短期考察迈向长期驻留。在这片寂静的月壤上，探测器协同、航天员通信、科学数据传输等任务对通信系统提出了极高要求。近日，一项由中国科研团队提出的5G星地一体定制化通信方案，为解决月面通信难题提供了创新思路，相关成果发表于《宇航学报》。
月球环境极端恶劣，给通信系统设计带来巨大挑战。月面昼夜温差超过300℃，白天温度高达127℃，夜晚则骤降至-173℃，普通电子设备难以承受如此剧烈的温度波动。高真空环境导致传统散热方式失效，强宇宙辐射随时可能损坏电子元件。更棘手的是，长达28个地球日的月夜期间，太阳能供电中断，通信设备需依赖特殊能源维持运行。38万公里的地月距离导致信号延迟显著，传统航天通信的接口冗余、协议适配性差等问题愈发突出，难以满足未来月球基地的多元化需求。
针对这些难题，科研团队设计了一套“集中+分布式”的柔性网络架构，由月球中继卫星、月面基地园区和月面边缘网三部分构成。中继卫星搭载多波束天线，实现月面区域连续覆盖，既负责连接月面设备，又承担地月通信中继任务；月面基地部署轻量化核心网，覆盖半径20公里的探索区域，统一管理着陆器、月球车和航天员；边缘网则跟随月球车灵活部署，通过三种定制化方案适应不同场景需求。这种架构如同一张覆盖月球的“通信天网”，为月面活动提供全方位支持。
为确保极端环境下的通信可靠性，方案采用了多层次备份策略。月面中心站与月球车的核心网设备相互交叉备份，主设备故障时从设备可自动切换补位，避免通信中断。中继卫星上还部署了备份星载核心网，即使终端超出月面基地覆盖范围，也能通过近月域无缝覆盖实现星上处理。这种设计巧妙平衡了月面资源受限与高保障需求之间的矛盾，为长期驻留任务提供了可靠保障。
支撑这套系统的，是一系列尖端关键技术。智能接入控制技术使终端能在多种接入系统间智能切换，根据网络质量和业务需求选择最优连接方式；多链路连接与软切换技术采用“先接通再断开”策略，保障移动过程中的通信连续性；网络切片技术则能像切蛋糕一样，为不同任务分配专属通信资源，满足高清视频、科学数据、语音通信等差异化需求。通导一体化技术将导航功能融入通信网络，通过5G基站的实时动态定位，解决了月面导航的精度难题，为航天员和月球车提供可靠的位置服务。
在建设规划上，月球5G网络将分三步逐步落地。第一步是在月球南极建设月面基地通信网络，部署集中式轻量化核心网，构建基本的工作和生活通信网；第二步是扩展月面边缘网，通过激光或微波链路实现基地与边缘区域的通信互联，扩大覆盖范围；第三步是部署天基备份网络，利用中继卫星实现地月全面通信，完成全场景覆盖。仿真测试显示，单星中继拓扑的通信可用率可达72.3%，端到端时延低至2.56秒，完全能满足实时通信需求。
该方案的另一创新点在于提出了月面用户快速接入与会话更新方法。考虑到月面用户数量有限且经过严格审核，系统提前在终端中装订缺省通信策略，环境稳定时直接启用，环境变化时快速更新。通过无线接入网作为感知节点，实现感知与通信一体化，既能降低基础设施部署成本，又能提升环境适应能力，让通信系统像“智能生命体”一样感知月球环境变化。
随着各国探月工程的推进，月球已成为深空探索的前沿阵地。5G技术与航天科技的深度融合，不仅能解决月面通信的诸多难题，更将为月球科研站建设、月球资源开发、载人登月等任务提供坚实支撑。当5G信号在月壤上传播，人类将能实时见证月球探索的每一个精彩瞬间，为构建地月空间信息走廊、迈向更遥远的深空探索奠定坚实基础。这张跨越星际的“通信桥梁”，正在推动人类向星际文明迈进。
