當全球深空探索的焦點逐漸匯聚于月球，中美兩國在探月領域的突破性進展正引領人類邁向新的太空時代。美國“阿爾忒彌斯”計劃與中國“月球科研站”項目的同步推進，標志著月球探索進入規(guī)?；⒊B(tài)化階段。在這片荒蕪的銀色星球上，探測器協同作業(yè)、航天員實時通信、科學數據高速傳輸等需求，對通信系統提出了前所未有的挑戰(zhàn)。近日，一項由中國科研團隊提出的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，相關研究成果發(fā)表于權威學術期刊《宇航學報》。

月球環(huán)境的極端性遠超地球認知。晝夜溫差達300℃的劇烈波動，使普通電子設備在月晝的127℃高溫下瞬間失效，又在月夜的-173℃低溫中徹底凍結。缺乏大氣層保護的高真空環(huán)境，讓傳統散熱方式完全失效；強宇宙輻射則持續(xù)侵蝕設備元件，縮短其使用壽命。更嚴峻的是，長達28個地球日的月晝月夜周期，導致太陽能供電系統在漫長月夜中中斷，通信設備需依賴特殊能源維持運行。38萬公里的地月距離造成的信號延遲，疊加傳統航天通信接口冗余、協議適配性差等問題，使得現有技術難以滿足未來月球基地的多元化需求。

針對這些挑戰(zhàn)，科研團隊設計了一套“集中+分布式”的柔性網絡架構，構建起覆蓋月球的“通信天網”。該系統由月球中繼衛(wèi)星、月面基地園區(qū)和月面邊緣網三部分組成：中繼衛(wèi)星搭載多波束天線，實現月面區(qū)域連續(xù)覆蓋，既承擔月面設備互聯任務，又作為地月通信的中繼節(jié)點；月面基地部署輕量化核心網，覆蓋半徑20公里的探索區(qū)域，統一管理著陸器、月球車和航天員的通信需求；邊緣網則隨月球車靈活部署，通過三種定制化方案適配不同場景。這種分層架構既保證了核心區(qū)域的穩(wěn)定覆蓋，又通過邊緣節(jié)點擴展了通信范圍，形成動態(tài)適應月球環(huán)境的網絡體系。

為確保極端環(huán)境下的通信可靠性，系統采用多層次備份策略。月面中心站與月球車的核心網設備交叉?zhèn)浞荩髟O備故障時從設備自動切換，避免通信中斷；中繼衛(wèi)星部署備份星載核心網，即使終端超出月面基地覆蓋范圍，仍可通過近月域無縫覆蓋實現星上處理。這種設計巧妙平衡了月面資源受限與高保障需求之間的矛盾，使通信系統在極端條件下仍能保持穩(wěn)定運行。仿真測試顯示，單星中繼拓撲的通信可用率達72.3%，端到端時延低至2.56秒，完全滿足實時通信需求。

支撐這套月球5G網絡的核心，是一系列突破性關鍵技術。智能接入控制技術使終端能在多種接入系統間智能切換，根據網絡質量動態(tài)選擇最優(yōu)連接；多鏈路連接與軟切換技術采用“先接通再斷開”策略，保障移動過程中的通信連續(xù)性；網絡切片技術將通信資源按任務需求精準分配，滿足高清視頻傳輸、科學數據回傳、語音通信等差異化需求。尤為值得一提的是通導一體化技術，通過將導航功能融入通信網絡，利用5G基站實現實時動態(tài)定位，解決了月面導航精度難題，為航天員和月球車提供厘米級定位服務。

在建設路徑上，月球5G網絡將分三階段逐步實施：第一階段在月球南極建設月面基地通信網絡，部署集中式輕量化核心網，構建基礎工作生活通信體系；第二階段擴展月面邊緣網，通過激光或微波鏈路實現基地與邊緣區(qū)域互聯，擴大覆蓋范圍；第三階段部署天基備份網絡，利用中繼衛(wèi)星完成地月全面通信，實現全場景無縫覆蓋。這種漸進式部署策略既降低了技術風險，又為后續(xù)升級預留了空間。

該方案的另一創(chuàng)新點在于提出了月面用戶快速接入與會話更新機制。針對月面用戶數量有限且經過嚴格審核的特點，系統提前在終端中裝訂缺省通信策略，環(huán)境穩(wěn)定時直接啟用，環(huán)境變化時快速更新。通過無線接入網作為感知節(jié)點，實現感知與通信一體化，既減少了基礎設施部署成本，又提升了系統對月球環(huán)境的適應能力，使通信網絡具備“智能生命體”般的感知與響應能力。

隨著各國探月工程的深入推進，月球已成為深空探索的戰(zhàn)略高地。5G技術與航天科技的深度融合，不僅為月球科研站建設、資源開發(fā)、載人登月等任務提供了關鍵支撐，更推動了通信、感知、計算技術的跨界融合。未來，月球5G網絡有望構建地月一體的通信導航系統，為人類邁向更遙遠的深空探索奠定基礎。當5G信號在月壤上傳播，人類探索宇宙的征程將迎來新的里程碑。