2014年嫦娥五号T1任务服务舱拍摄的月球背面和遥远的地球。图片来源：中国科学院

赫尔辛基——中国可能会考虑从月球轨道进行激光电力传输，以为月球上的航天器供电，解决其月球探索计划中的一大挑战。

研究人员评估了从月球轨道器使用激光无线电力传输（laser wireless power transmission，LWPT）的可行性，以为在月球表面漫长黑夜中处于黑暗中的航天器供电。LWPT使用激光束从轨道卫星无线传输电力到地面接收器，将光转化为电力。研究人员建议开发关键技术，随后进行在轨测试。

月球由于潮汐锁定地球，导致极端的环境条件，黑暗期长达14天，并伴有极端的温度波动。虽然太阳能可以在月球白天为航天器提供能量，但漫长的夜晚带来了挑战。航天器通常需要热量和一定的电力来在完全黑暗和低至-200摄氏度的温度下生存。

除了在月球夜晚提供电力外，LWPT还可以支持在永久阴影陨石坑中进行的航天器操作，这些陨石坑被认为含有水冰，可以用于制造推进剂或为宇航员提供水或氧气。

诸如放射性同位素电源等解决方案在功率输出上有限且成本高昂。与此同时，核反应堆虽然适合大规模基地，但在安全性和复杂性方面带来了担忧。

因此，根据2024年10月发表在《深空探索杂志》（Journal of Deep Space Exploration，JDSE）上的一篇论文，LWPT被视为解决月球探索期间一些能源挑战的方案，在真空条件下提供灵活性和可扩展性。

然而，效率、传输范围、可见性和操作挑战等问题阻碍了LWPT的有效利用。

“有必要专注于空间高功率激光器和高精度激光发射系统的开发，并应尽快进行在轨技术验证，”作者总结道。

该论文由包括中国空间技术研究院（China Academy of Space Technology，CAST）和山东航天电子技术研究所等机构的作者撰写。论文评估了各种轨道，以确定为赤道地区和极地等区域供电的最佳解决方案。

美国国家航空航天局（NASA）和欧洲航天局（European Space Agency，ESA）在20世纪90年代和2000年代曾对使用激光为行星表面的航天器供电进行过早期研究。

LWPT可能支持中国的ILRS

随着中国扩大其月球探索雄心，LWPT可能对中国非常有用。该国计划建设一个名为国际月球研究站（International Lunar Research Station，ILRS）的月球基地。前导任务嫦娥七号和嫦娥八号计划分别于2026年和2028年发射。这些多航天器任务将降落在月球南极，评估资源的可用性，寻找阴影陨石坑中的水冰，并测试原位资源利用（ISRU）技术。去年，中国完成了嫦娥六号从月球背面的首次样本返回任务。

ILRS将在2030年代使用超重型运载火箭建造，以在选定地点建立电力、通信和其他基础设施。论文作者断言：“能源供应将成为月球探索和月球资源开发利用的核心技术问题之一。”

开发诸如LWPT等系统可以为中国提供可持续月球探索的关键挑战解决方案，并在这一领域提供一定程度的领导力。

与此同时，中国也在研究基于太空的太阳能的可能性。该项目设想在地球同步轨道发电并将其传输到地球。中国计划利用其天宫空间站测试基于太空的极地电力所需的关键技术。中国还在研究开发项目所需的公里级超大型航天器的挑战。