如何在月面搭建5G網絡？

當美國 "阿爾忒彌斯" 計劃啟動重返月球征程，當中國 "月球科研站" 計劃穩步推進，人類探索月球的腳步正邁向規模化、長期化。在這片寂靜的月壤上，要實現探測器協同、航天員通信、科學數據傳輸，一套高效可靠的通信系統必不可少。如今，5G 技術正突破地球邊界，或將量身定制月球專屬通信網絡，為深空探索開啟全新可能。相關技術構想由中國移動通信有限公司研究院鄧偉團隊發表在《宇航學報》期刊上。

（圖片由AI生成）

月球環境的殘酷遠超想象，給通信系統帶來了前所未有的挑戰。月球表面晝夜溫差高達 300℃，白天酷熱至 127℃，夜晚則驟降至 - 173℃，普通電子設備在這樣的極端溫度下瞬間便會失效。這里沒有大氣層的保護，高真空環境讓傳統散熱方式完全失靈，強宇宙輻射隨時可能侵蝕設備電子元件。更棘手的是，月球一個晝夜長達 28 個地球日，漫長月夜中太陽能供電中斷，通信設備必須依賴特殊能源維持運行。再加上 38 萬公里的地月距離造成的信號延遲，傳統航天通信的接口冗余、協議適配性差等問題愈發突出，難以滿足未來月球基地的多元化需求。

面對這些挑戰，科研團隊創新性地提出了面向月面的 5G 星地一體定制化通信方案，構建"集中 + 分布式" 的柔性網絡架構。這套系統就像一張覆蓋月球的 "通信天網"，由月球中繼衛星、月面基地園區和月面邊緣網三部分組成。中繼衛星搭載多波束天線，實現月面區域的連續覆蓋，既負責連接月面各類設備，又承擔地月通信的中繼任務；月面基地部署輕量化核心網，覆蓋半徑 20 公里的探索區域，實現對著陸器、月球車、航天員的統一管理；邊緣網則跟隨月球車靈活部署，通過三種定制化方案滿足不同場景的通信需求。

系統總體架構示意圖（引自論文）

為了保障極端環境下的通信可靠性，方案采用了主備核心網輕量化部署策略。月面中心站與月球車的核心網設備相互交叉備份，主設備故障時，從設備可自動切換補位，避免通信中斷。在中繼衛星上，還部署了備份星載核心網，即使終端超出月面基地覆蓋范圍，也能通過近月域無縫覆蓋實現星上處理，確保通信不中斷。這種多層次、多備份的設計，完美解決了月面資源受限與高保障需求之間的矛盾。

支撐這套月球 5G 網絡的，是一系列尖端關鍵技術。智能接入控制技術讓終端能在多種接入系統間智能切換，根據網絡質量和業務需求選擇最優連接方式；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性；網絡切片技術則能像切蛋糕一樣，為不同任務分配專屬通信資源，滿足高清視頻、科學數據、語音通信等差異化需求。不僅如此，通導一體化技術將導航功能融入通信網絡，通過 5G 基站的實時動態定位，解決了月面導航的精度難題，為航天員和月球車提供可靠的位置服務。

（圖片由AI生成）

在建設規劃上，月球 5G 網絡將分三步走逐步落地。

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，構建基本的工作和生活通信網；

擴展月面邊緣網，通過激光或微波鏈路實現基地與邊緣區域的通信互聯，擴大覆蓋范圍；

第三步

部署天基備份網絡，利用中繼衛星實現地月全面通信，完成全場景覆蓋。

仿真測試顯示，單星中繼拓撲的通信可用率可達 72.3%，端到端時延低至 2.56 秒，完全能滿足實時通信需求。

這套定制化 5G 方案的創新之處，還在于提出了月面用戶快速接入與會話更新方法。考慮到月面用戶數量有限且經過嚴格審核，系統提前在終端中裝訂缺省通信策略，環境穩定時直接啟用，環境變化時快速更新。通過無線接入網作為感知節點，實現感知與通信一體化，既能降低基礎設施部署成本，又能提升環境適應能力，讓通信系統像 "智能生命體" 一樣感知月球環境變化。

月地通信鏈路仿真示意圖（引自論文）

隨著各國探月工程的推進，月球已成為深空探索的前沿陣地。5G 技術與航天科技的深度融合，不僅能解決月面通信的諸多難題，更將為月球科研站建設、月球資源開發、載人登月等任務提供堅實支撐。未來，隨著技術的持續迭代，月球 5G 網絡還將實現通信、感知、計算的深度融合，構建地月一體的通信導航系統。

從地球到月球，38 萬公里的距離不再是信息鴻溝。月球 5G 網絡的構建，將讓人類的探月夢想變得更加觸手可及。當 5G 信號在月壤上傳播，我們不僅能實時見證月球探索的每一個精彩瞬間，更能為構建地月空間信息走廊、邁向更遙遠的深空探索奠定堅實基礎。這張跨越星際的 "通信橋梁"，終將見證人類成為真正的星際文明。

*原文參考：鄧偉, 潘筱涵, 鄧平科, 等. 面向月面的5G定制化網絡架構設計[J]. 宇航學報, 2025, 46(12): 2505-2514. DOI： 10.3873/j.issn.1000-1328.2025.12.008.

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本文轉載自“太空采礦”，原標題《如何在月面搭建5G網絡？》。

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