当全球深空探索的焦点逐渐汇聚于月球，中美两国在探月领域的突破性进展正引领人类迈向新的太空时代。美国“阿尔忒弥斯”计划与中国“月球科研站”项目的同步推进，标志着月球探索进入规模化、常态化阶段。在这片荒芜的银色星球上，探测器协同作业、航天员实时通信、科学数据高速传输等需求，对通信系统提出了前所未有的挑战。近日，一项由中国科研团队提出的5G定制化通信方案，为解决月面通信难题提供了创新思路，相关研究成果发表于权威学术期刊《宇航学报》。
月球环境的极端性远超地球认知。昼夜温差达300℃的剧烈波动，使普通电子设备在月昼的127℃高温下瞬间失效，又在月夜的-173℃低温中彻底冻结。缺乏大气层保护的高真空环境，让传统散热方式完全失效；强宇宙辐射则持续侵蚀设备元件，缩短其使用寿命。更严峻的是，长达28个地球日的月昼月夜周期，导致太阳能供电系统在漫长月夜中中断，通信设备需依赖特殊能源维持运行。38万公里的地月距离造成的信号延迟，叠加传统航天通信接口冗余、协议适配性差等问题，使得现有技术难以满足未来月球基地的多元化需求。
针对这些挑战，科研团队设计了一套“集中+分布式”的柔性网络架构，构建起覆盖月球的“通信天网”。该系统由月球中继卫星、月面基地园区和月面边缘网三部分组成：中继卫星搭载多波束天线，实现月面区域连续覆盖，既承担月面设备互联任务，又作为地月通信的中继节点；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、月球车和航天员的通信需求；边缘网则随月球车灵活部署，通过三种定制化方案适配不同场景。这种分层架构既保证了核心区域的稳定覆盖，又通过边缘节点扩展了通信范围，形成动态适应月球环境的网络体系。
为确保极端环境下的通信可靠性，系统采用多层次备份策略。月面中心站与月球车的核心网设备交叉备份，主设备故障时从设备自动切换，避免通信中断；中继卫星部署备份星载核心网，即使终端超出月面基地覆盖范围，仍可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，使通信系统在极端条件下仍能保持稳定运行。仿真测试显示，单星中继拓扑的通信可用率达72.3%，端到端时延低至2.56秒，完全满足实时通信需求。
支撑这套月球5G网络的核心，是一系列突破性关键技术。智能接入控制技术使终端能在多种接入系统间智能切换，根据网络质量动态选择最优连接；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；网络切片技术将通信资源按任务需求精准分配，满足高清视频传输、科学数据回传、语音通信等差异化需求。尤为值得一提的是通导一体化技术，通过将导航功能融入通信网络，利用5G基站实现实时动态定位，解决了月面导航精度难题，为航天员和月球车提供厘米级定位服务。
在建设路径上，月球5G网络将分三阶段逐步实施：第一阶段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，构建基础工作生活通信体系；第二阶段扩展月面边缘网，通过激光或微波链路实现基地与边缘区域互联，扩大覆盖范围；第三阶段部署天基备份网络，利用中继卫星完成地月全面通信，实现全场景无缝覆盖。这种渐进式部署策略既降低了技术风险，又为后续升级预留了空间。
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机制。针对月面用户数量有限且经过严格审核的特点，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，既减少了基础设施部署成本，又提升了系统对月球环境的适应能力，使通信网络具备“智能生命体”般的感知与响应能力。
随着各国探月工程的深入推进，月球已成为深空探索的战略高地。5G技术与航天科技的深度融合，不仅为月球科研站建设、资源开发、载人登月等任务提供了关键支撑，更推动了通信、感知、计算技术的跨界融合。未来，月球5G网络有望构建地月一体的通信导航系统，为人类迈向更遥远的深空探索奠定基础。当5G信号在月壤上传播，人类探索宇宙的征程将迎来新的里程碑。
