中美抢着在月球建“电磁弹射”，但马斯克最缺的东西，被中国掌握

本文作者——魏兴｜《太空与网络》撰稿人

中美在月球上的竞争，有了新的大变化。

2月11日，马斯克在X平台上抛出一个大胆设想：希望在月球上建立一条电磁轨道，将AI算力卫星通过电磁加速发射到太空。这是他近期关于月球城市言论的最新续篇。

（马斯克亲自为月球电磁发射器站台）

此前他已公开表示，将推迟渲染多年的火星任务，把公司重点转向载人月球活动，目标是在十年内建立一座月球城市。消息一出，立刻引发热议。有人惊叹于马斯克的想象力，有人质疑这是不是又一个“狼来了”的故事。

但真正值得关注的问题或许是：在月球上建电磁发射器，谁有能力把它变成现实？

一、月球电磁发射器：一个并不新鲜的构想

马斯克的想法听起来充满科幻色彩，但实际上，在月球上建立电磁发射系统并不是他的原创。2024年，中国科学家就提出了一种旋转加速式月球电磁发射器方案。

上海卫星工程研究所的研究人员设想，利用月球高真空、低重力的独特环境，通过50米长的旋转臂和高温超导发动机，将装有资源的返回舱以月球第二宇宙速度（约2.4千米/秒）抛射回地球。这一方案每年可执行两次发射任务，运输成本仅为现有方法的10%左右。

（我国早有月面电磁发射技术探索）

更早的时候，国际航天界就已经对这类设备展开讨论。2010年，四位NASA研究者发表论文《原位资源利用制造的月球电磁发射系统》，从理论上论证了其可行性。事实上，冷战后期的太空定居研究中就已出现过类似构想。

而现在的舆论趋势，却似乎变成了这个月球电磁弹射是马斯克“发明”的一样，一片赞誉之声，真是令人无语。

月球确实是建设电磁发射系统的理想场所。没有大气，就没有空气阻力；重力只有地球的六分之一，脱离月球引力场所需的速度仅为每秒2.37千米左右，远低于地球的7.8千米/秒。这意味着，在月球上用电把物体“弹”出去，比在地球上容易得多。

（马斯克的电磁发射轨道服务于算力卫星）

对比地球上的航天发射，更能理解月球电磁轨道的优势。运载火箭从地面起飞时，必须在速度较低的情况下穿过稠密大气，以避免过大的空气阻力。根据阻力公式，阻力与空气密度、速度平方成正比。如果在低空就把速度提得太高，火箭可能被巨大的阻力撕碎。这就是为什么地球上的电磁发射方案难以落地——无论电磁轨道还是“大炮发射卫星”，飞行器一离开发射装置就会迎面撞上稠密大气，形成“空气墙效应”。

（电磁炮发射依然有炮口火焰）

更麻烦的是，电磁轨道和运动体之间还会因空气击穿而产生烧蚀，电磁炮实验中看到的剧烈炮口焰，就是轨道材料被烧蚀的结果。如果在地球上铺设电磁轨道来发射航天器，用不了多久整条轨道就会报废。

而月球上完全没有这些问题。

没有大气意味着没有阻力和击穿烧蚀，理论上只需要一条足够长的轨道，把物体加速到所需速度，然后沿着切线方向释放，它就能挣脱月球引力进入太空。

二、中美方案的技术路径对比

虽然马斯克和中国科学家都瞄准了月球电磁发射，但具体技术路径却大相径庭。

马斯克设想的是一种直线电磁轨道，类似放大了无数倍的航母电磁弹射器。根据2010年NASA论文的计算，要把载荷加速到每秒2.53千米（略高于月球逃逸速度），假设电磁加速度为200倍地球重力加速度（约1.96千米/秒²），那么加速轨道长度需要达到1.63千米。

（NASA科学家关于月球电磁发射轨道长度的计算）

这个数字听起来不算惊人，但对比一下就有概念了：福特级航母的电磁弹射器只有91米长，就消耗了约15吨稀土永磁体。按此推算，1.63千米的月球电磁轨道可能需要消耗260吨磁铁。

马斯克需要用他的星舰把这些磁铁一趟一趟地送到月球上去。

（其他公司也提出过月球电磁轨道）

中国科学家的方案则截然不同。

上海卫星工程研究所提出的是一种旋转加速式发射器，原理类似田径运动中的链球投掷。一个50米长的旋转臂，通过高温超导发动机驱动，将装有资源的返回舱加速到月球第二宇宙速度后释放。整套系统设计寿命至少20年，总重量约80吨。

这意味着，一旦中国的新一代重型运载火箭投入使用，一次发射就可以将整套系统送上月球。

旋转电磁抛射器

两种方案各有利弊。

直线电磁轨道技术成熟度较高，航母电磁弹射器已经证明了大质量物体在较短距离内加速到高速的可行性，但需要消耗大量稀土永磁材料，且轨道越长工程难度越大。

旋转加速式方案对材料消耗更少，结构更紧凑，但旋转过程中的精确控制和释放时机把握是技术难点，且需要解决超导电机在月球极端温度环境下的稳定运行问题。

对了，要说直线式电磁加速，目前也是中国取得了技术领先，福建舰的电磁弹射技术已经全面超过福特号航母。要是把电磁弹射器搬到月球上，那依然改变不了中国领先美国的事实。

福建舰的电磁弹射器

三、磁铁：被忽视的战略资源

无论采用哪种方案，月球电磁发射系统的核心都是两个字：磁铁。

直线电磁轨道需要大量的高性能永磁体来产生强磁场。旋转加速式方案中的高温超导发动机，同样依赖高性能稀土磁材。而这恰恰是问题的关键所在。

高性能稀土永磁材料，特别是能够耐受月球表面极端温度的“宇航级磁铁”，其研制和生产能力目前主要掌握在一个国家手里——中国。

月球表面的温度环境极其严酷：白天可达127°C，夜间可骤降至零下173°C，温差超过300°C。这种“冰火两重天”的极端环境，对磁铁材料的温度稳定性提出了极高要求。普通的军用级磁铁都无法满足需求，必须专门研制能够承受剧烈热胀冷缩、同时保持磁性能不衰减的特种磁材。

中国在这一领域的优势并非一日之功。国内的稀土永磁龙头企业，已经在航天领域形成了完整的布局。不管是福建舰的电磁弹射器末端缓冲器，还是中国空间站机器人关节磁体，都是100%完全国产。2025年，国内某供应商卫星姿态控制磁材订单同比激增210%。这些技术积累和产业化经验，为研制月球电磁发射所需的宇航级磁铁奠定了坚实基础。

相比之下，美国的处境就有些尴尬了。美国本土的稀土产业链早已空心化，高性能磁铁严重依赖进口。虽然近年来试图重建稀土开采和加工能力，但要达到能够稳定供应航天级磁材的水平，还需要相当长的时间。在地球上都做不到磁铁自给自足，想在月球上搞建设，就只能把磁铁从地球运过去——而且运的不是一吨两吨，是上百吨。

这就引出了一个更深刻的问题：如果马斯克真的想在月球上建电磁轨道，这些磁铁从哪里来？中国会不会向他提供宇航级稀土磁铁？

（巨型电磁发射，载荷可不止卫星，还有武器）

从商业角度看，这似乎是一笔不错的生意——卖磁铁赚钱，还能参与月球开发。

但问题在于，电磁发射系统一旦建成，其用途远不止发射AI卫星。它可以用来投送物资，可以用来发射载荷，甚至可以用来投送某些不便明说的“物体”。

没有人应该把通往星辰大海的门票白白送人，更不应该送给潜在的竞争对手。

（电磁发射火箭，长达十几公里的轨道）

四、资源自主与地外开发

马斯克可能会说，我们可以在月球上开采资源、就地制造磁铁，不需要从地球运。这个想法听起来很美，但现实很骨感。

美国在地球上都做不到稀土磁铁自给自足，想在月球上从头建立一套采矿、提炼、加工、制造的完整产业链，难度堪比再搞一次工业革命。月球上确实有稀土资源，但要把它们从矿石中提取出来、分离成单一稀土元素、制成高性能磁材，需要大量的能源、水、化学试剂和精密设备。这些东西目前都得从地球运过去。

中俄正在推进的国际月球科研站项目，倒是为月球资源开发提供了一个可行的框架。2022年11月，中俄签署合作协议，计划在2035年前在月球南极共建国际科学月球站。如果这一项目顺利推进，中国完全可以在月球科研站的框架内，逐步验证和建设电磁发射系统，实现从资源回收到在轨服务的多重功能。届时，谁掌握了月球资源开发的能力，谁就掌握了未来太空经济的主动权。

五、竞争才刚刚开始

回到最初的问题：马斯克的月球电磁轨道，到底是异想天开还是未来蓝图？

从技术角度说，这绝不是天方夜谭。月球的环境确实适合电磁发射，中美两国科学家的方案也都有坚实的理论基础。但从实现角度说，这又是一项难度极高的超级工程，涉及材料、能源、控制、制造等多个领域的前沿突破。

谁能在这一领域取得领先，谁就有可能在未来几十年的太空竞争中占据制高点。因为电磁发射系统的意义，远不止于发射几颗AI卫星。它是一种基础设施，一种能力平台，一种改变游戏规则的工具。有了它，从月球向太空投送物资的成本将大幅降低；有了它，月球资源的大规模开发利用才真正成为可能；有了它，人类向更远深空的探索才有了可靠的物资补给站。

（在地球上，目前有能力搞大型基建的国家，还有谁？那么在月球上呢？）

中国在这一领域有自己的优势和节奏。一方面通过扎实的技术攻关推进方案论证，另一方面通过国际合作项目积累工程经验。更重要的是，中国拥有完整的稀土产业链和强大的航天工业体系，有能力将图纸上的方案一步步变为现实。

至于马斯克，他从不缺乏想象力和执行力。但这一次，他或许需要面对一个尴尬的现实：通往星辰大海的门票，有一部分并不掌握在自己手里。月球电磁轨道的竞争，表面上是技术之争、工程之争，归根结底是资源和产业链之争。谁掌握了磁铁，谁就掌握了未来；谁能在月球上建立起完整的工业体系，谁就能在这场新的太空竞赛中笑到最后。

月球不会等待任何人。但那些做好准备的，终将抵达。

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