前不久，我國發布了“太空基建”重磅成果：由3顆試驗衛星構建的地月空間“太空港口”雛形已實現穩定運行。那么，這座“太空港口”究竟建在哪里？3顆衛星怎樣攜手打造出這座深空任務樞紐？未來，“太空港口”又有可能為人類深空探索帶來哪些變革呢？

地月空間“風水寶地”

據公開資料顯示，這座“太空港口”飛行在地月空間遠距離逆行軌道（簡稱DRO軌道）上。

所謂“逆行”，指的是航天器在這條軌道上繞月球飛行的方向與月球繞地球公轉的方向恰好相反。而這條軌道與傳統近地軌道或近月軌道都不一樣，距離地球約31萬～45萬公里，距離月球約7萬～10萬公里，位置可以說是“剛剛好”。

在科研人員眼中，這條軌道堪稱“風水寶地”，有望幫助月球探測器乃至深空探測器享受更多好處，主要包括3個方面：低能進入、穩定停泊、全域可達。

從能量消耗角度來看，當航天器進入DRO軌道時，通過巧妙地借助太陽、地球、月球的引力效應，顯著降低入軌能耗、節省大量推進劑。這意味著，航天器可以攜帶更多更重的有效載荷。

從穩定性角度來看，DRO軌道“得分”極高。航天器運行時不必頻繁消耗推進劑來修正軌道，可實現長期穩定駐留，為打造“太空港口”提供了最核心的基礎條件。

從任務拓展潛力來看，航天器從DRO軌道出發，前往地球、月球乃至更遙遠的外星球，可謂“順風之旅”，有機會實現低能耗全域機動。換句話說，未來航天器執行月球、火星等深空探測任務，有望大幅降低推進劑消耗與飛行成本。

事實上，“太空港口”的選址絕非隨心所欲。地月空間作為地球軌道向外拓展的區域，其三維空間范圍要比近地軌道擴大上千倍，也是航天器飛向深空的必經之路。而DRO軌道憑借獨特優勢，自然會成為地月空間內最適合部署太空基礎設施之處。

▲ 我國3顆試驗衛星搭建起“太空港口”雛形

自帶導航buff不“迷路”

在很多人的暢想中，“太空港口”似乎應該是超大型空間站，供無數艘飛船穿梭對接。

不過，正所謂“不積跬步，無以至千里”。我國“太空港口”雛形暫時是由3顆試驗衛星協同構建的在軌系統。它們借助穩定駐留、星間鏈路組網、自主導航驗證這三大核心本領，一步步搭建起了“太空港口”的運行框架，最終將在DRO軌道上建成自主運行的深空任務樞紐。

穩定駐留軌道是“太空港口”建成的前提。我國一顆試驗衛星率先完成了國際首次DRO軌道低能耗入軌，并穩定駐留兩年，直接驗證了航天器在該軌道上長期低能耗運行的可行性。打個比方，這顆試驗衛星就像是“太空港口”的“定海神針”，在深空牢牢地錨定位置，為另外兩顆試驗衛星協同運行以及未來航天器靠泊、補給等提供了穩定的空間基準。

星間鏈路組網則是“太空港口”內部協同運作的關鍵。3顆試驗衛星通過K頻段星間鏈路，搭建起最大跨度達117萬公里的深空通信網絡，相當于地月平均距離的3倍多。這也是目前國際上跨度最大的地月空間通信網絡之一。

在這套星間鏈路幫助下，3顆試驗衛星不必依賴地面測控站，就能實現直接通信、互相測距和數據共享。它們可以互相交換運行狀態信息，校準軌道參數，還能為深空探測器提供通信中繼，在星間鏈路支持下，進行高效、穩定的信息傳輸，為未來“太空港口”自主運行打好通信基礎。

自主導航驗證有望促使“太空港口”不斷提升智能化“認路”的能力。依托星間鏈路，完成互相測距與數據融合后，3顆試驗衛星實現了米級精度的自主導航，擺脫了對地面測控系統的過度依賴。

在深空中，地面測控信號傳輸延遲時間長、覆蓋范圍有限，尤其是月球背面、火星等區域，地面信號無法直達，因此深空探測器長期面臨導航定位難題。

未來，航天器前往月球、火星乃至更遙遠的旅途中，有望借力“太空港口”的導航基準，實現優化航線、自主避障，不必時刻等待地面指令，有利于大幅提升深空探測任務的自主性與安全性，獲取更豐碩的成果。

▲ 3顆試驗衛星搭建起的深空通信鏈路

▲ 太空計算星座與地面設施協作示意圖

“星際碼頭”前景可期

目前，我國“太空港口”仍處于雛形階段，屬于軌道驗證平臺。未來，它將升級為“星際航行碼頭”，集深空中轉補給、通信導航中繼、太空組裝維護、科學研究等功能于一體，重塑深空探索與太空活動的“面貌”。

“太空港口”最核心的功能大概率是為深空探測任務提供“加油”、物資轉運等服務。

在傳統深空探測任務中，航天器必須從地球攜帶全程所需的推進劑，既限制了載荷量，又增大了成本與風險。“太空港口”發展成熟后，航天器有潛力采用“分段飛行”模式：從地球發射后，先抵達“太空港口”進行“加油”、設備檢修，甚至還會進行人員休整，準備就緒后，再前往外星球目的地。

據測算，航天器從“太空港口”出發，前往火星，可大幅節省推進劑、有效縮短飛行時間，為航天器往返與開展多次任務創造了可能。同理，“太空港口”擴建后，有望充當大規模載人登月任務的中轉站，為航天員提供在軌換乘、補給物資的平臺，大幅提升任務安全性與經濟性。

“太空港口”的第二個“用武之地”將是提供導航與通信中繼支持，解決深空探測信號盲區難題。

長期以來，地面測控信號無法直接覆蓋月球背面，而火星、小行星等深空天體距離地球遙遠，信號傳輸延遲嚴重，導航與通信精度也難以保證。“太空港口”憑借星間鏈路組網與自主導航能力，有潛力充當深空探測任務的中繼站，為月球背面、火星等探測器提供穩定的信號轉發與精準導航服務，盡量縮小信號覆蓋盲區，為航天器高效運行、應急搶救等工作提供基礎信息保障。

隨著人類太空活動規模拓展，大型空間站、月球科研站、巨型空間望遠鏡等太空設施建設計劃逐漸提上日程。它們普遍不能依賴從地面一次性發射入軌，那么在軌組裝將成為大勢所趨，“太空港口”也將迎來重要的功能拓展機遇。

未來，“太空港口”有可能會升級為太空組裝平臺，依托穩定的軌道環境與自主運行能力，助力大型航天器完成核心部件運輸、在軌對接拼裝、設備狀態調試、日常維修升級等作業。隨后，大型航天器將以最佳狀態奔赴目標軌道。

另外，航天器一旦遭遇故障，未來也可以自行前往或在救援航天器接應下抵達“太空港口”，利用更完備的設施，開展維修工作，延長使用壽命。

“太空港口”是中國航天技術自主創新的硬核成果，有望開啟航天事業從近地探索邁向深空開發的新紀元。目前，“太空港口”仍在持續驗證技術與拓展功能。隨著更多先進技術逐步實用化，“太空港口”將成為太空基礎設施規模化、可持續建設的重要成果，搭建起堅實的深空“橋梁”，保障人類探索的腳步邁向更遙遠的星辰大海。

來源/中國航天報、《飛天科普周刊》

文/崔智亮

編輯/楊斯爽

審核/宿愿

監制/姜軍