中美在月球上的较量,正出现新的动向。
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2月11日,马斯克在社交平台上提出一个引人注目的设想:在月球上铺设电磁轨道,用电磁加速的方法将搭载AI算力模块的卫星送入太空。这是他近期有关月球城市构想的最新延伸。
此前,他已表示将延后火星计划的推进,把重心转向载人登月,并计划在十年内建立一座月球城市。消息一发布便引起广泛讨论,有人被他的创想震撼,也有人怀疑这是否又是一次无法兑现的承诺。
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然而,真正需要探讨的是:谁能把这个电磁轨道的设想变成现实?
事实上,电磁发射系统并非马斯克的原创。2024年,中国科学家就提出过旋转加速式月球电磁发射器方案。上海卫星工程研究所的团队设想,在月球的真空和低重力条件下,利用50米长的旋转臂和高温超导发动机,将资源返回舱以月球第二宇宙速度(约2.4千米/秒)抛射回地球。每年可进行两次任务,运输成本大幅低于现有方法。
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更早之前,国际航天界已经探讨过类似概念。2010年,NASA的四位研究人员在论文中论证了月球电磁发射系统的可行性。甚至在冷战时期的太空定居研究中,这种构想也曾出现。
月球的物理环境几乎为电磁发射量身定制:没有大气,意味着没有空气阻力;重力仅为地球的六分之一,脱离引力场所需速度仅为每秒2.37千米,高度降低了发射门槛。这让用电磁方式将物体送入太空远比地球容易。
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地球上的电磁发射受限于大气层,在低空高速会遭遇巨大的空气阻力和材料烧蚀问题,轨道使用寿命短,因此难以落地。而月球上没有这些障碍,只需足够长的加速距离,就能将物体释放到太空轨道。
马斯克设想的直线电磁轨道,类似航母弹射器的放大版。按NASA数据,要将载荷加速到2.53千米/秒,轨道长度需约1.63千米。这需要大量高性能磁体——按航母弹射器的比例推算,可能达到260吨。运输这些磁体到月球,将是极大的考验。
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中国方案则是旋转加速式发射器,结构紧凑、材料消耗更少,全套系统重量约80吨,可一次送达月球。但精确控制旋转释放时机,以及超导电机在极端温差环境下稳定工作,是亟需攻克的技术难点。
无论哪种方案,核心都在于磁材。直线轨道依赖永磁体产生强磁场,旋转方案的超导发动机同样需要高性能稀土磁材。而能耐受月球极端温差的“宇航级磁材”生产能力,目前集中在中国。
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这些磁材必须能在月球温差超过300°C的环境下保持稳定,中国稀土产业经过多年积累已能满足航天级需求,福建舰电磁弹射器、空间站机器人关节磁体等都是国产成果。美国稀土产业链早已空心化,航天级磁材严重依赖进口,短时间内难以改变。在地球上无法自给,还要运百吨磁铁到月球,障碍巨大。
即便马斯克提出在月球开采稀土并就地制造磁材,建立完整产业链的难度依然堪比一次工业革命,涉及能源、水、化学加工和精密设备的全面支援,目前仍需从地球提供。
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中俄合作的国际月球科研站计划,为资源利用提供了可行框架。若能在此框架内逐步验证并建设电磁发射系统,从资源回收、物资投送到在轨服务,都可一站完成,掌握月球经济主动权。
技术可行性并非问题,但这是一个跨越材料、能源、控制与制造的系统性工程。谁能率先突破并建立起完整的磁材生产与工程体系,谁就在未来太空竞争中占据优势。
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对中国而言,优势在于完备的稀土产业链、扎实的航天技术储备和持续推进的国际合作。对马斯克而言,想象力依旧,但在这一领域,他必须面对关键资源并不在自己掌控中的现实。
电磁发射不仅是卫星发射工具,更是战略基础设施。掌握它,就能大幅降低月球到太空的运输成本,推动资源开发,支撑深空探索。未来的竞争,本质上是产业链之争:谁握有磁材,谁握有通向星辰的钥匙。
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