如何在月面搭建5G网络？

当美国 "阿尔忒弥斯" 计划启动重返月球征程，当中国 "月球科研站" 计划稳步推进，人类探索月球的脚步正迈向规模化、长期化。在这片寂静的月壤上，要实现探测器协同、航天员通信、科学数据传输，一套高效可靠的通信系统必不可少。如今，5G 技术正突破地球边界，或将量身定制月球专属通信网络，为深空探索开启全新可能。相关技术构想由中国移动通信有限公司研究院邓伟团队发表在《宇航学报》期刊上。

（图片由AI生成）

月球环境的残酷远超想象，给通信系统带来了前所未有的挑战。月球表面昼夜温差高达 300℃，白天酷热至 127℃，夜晚则骤降至 - 173℃，普通电子设备在这样的极端温度下瞬间便会失效。这里没有大气层的保护，高真空环境让传统散热方式完全失灵，强宇宙辐射随时可能侵蚀设备电子元件。更棘手的是，月球一个昼夜长达 28 个地球日，漫长月夜中太阳能供电中断，通信设备必须依赖特殊能源维持运行。再加上 38 万公里的地月距离造成的信号延迟，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。

面对这些挑战，科研团队创新性地提出了面向月面的 5G 星地一体定制化通信方案，构建"集中 + 分布式" 的柔性网络架构。这套系统就像一张覆盖月球的 "通信天网"，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，实现月面区域的连续覆盖，既负责连接月面各类设备，又承担地月通信的中继任务；月面基地部署轻量化核心网，覆盖半径 20 公里的探索区域，实现对着陆器、月球车、航天员的统一管理；边缘网则跟随月球车灵活部署，通过三种定制化方案满足不同场景的通信需求。

系统总体架构示意图（引自论文）

为了保障极端环境下的通信可靠性，方案采用了主备核心网轻量化部署策略。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。在中继卫星上，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，确保通信不中断。这种多层次、多备份的设计，完美解决了月面资源受限与高保障需求之间的矛盾。

支撑这套月球 5G 网络的，是一系列尖端关键技术。智能接入控制技术让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。不仅如此，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。

（图片由AI生成）

在建设规划上，月球 5G 网络将分三步走逐步落地。

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；

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

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。

这套定制化 5G 方案的创新之处，还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。

月地通信链路仿真示意图（引自论文）

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。未来，随着技术的持续迭代，月球 5G 网络还将实现通信、感知、计算的深度融合，构建地月一体的通信导航系统。

从地球到月球，38 万公里的距离不再是信息鸿沟。月球 5G 网络的构建，将让人类的探月梦想变得更加触手可及。当 5G 信号在月壤上传播，我们不仅能实时见证月球探索的每一个精彩瞬间，更能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"，终将见证人类成为真正的星际文明。

*原文参考：邓伟, 潘筱涵, 邓平科, 等. 面向月面的5G定制化网络架构设计[J]. 宇航学报, 2025, 46(12): 2505-2514. DOI： 10.3873/j.issn.1000-1328.2025.12.008.

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本文转载自“太空采矿”，原标题《如何在月面搭建5G网络？》。

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