地月空间通常指从地球低轨延伸至月球及远至200万公里的空间，目前多指距离地球4万公里（同步轨道带）到45万公里（地月L2点）的广阔宇宙空间。随着人类的活动范围越来越广，地月空间正成为科技前沿探索的新焦点。欧空局数据预测，到2030年全球政府和私营企业预计有超过100个探月任务。

每一次跨越地月星海的飞行，都充满未知和艰险，人类要锚定自己和地月空间其他飞行器之间的相对位置，离不开一项至关重要的能力——地月导航。

当前，地球上的实时导航已融入日常生活。可是，一旦跨越40万公里的大尺度空间，航天器便进入了没有经过文明标记的“蛮荒之地”，没有高精度地图和通信系统，出行保障成了挑战。因此，面向未来的月球探索与开发，不仅要“造好车”，更要“铺好路”，要能够知道自身位置、目的地和路线。地月导航是我们走向月球，在月球开展日常活动的重要基础保障。

然而，地月空间人类鲜少踏足，建设地月导航系统面临诸多技术难题与工程挑战。首先，地月的时间基准是扭曲的。地球与月球附近的引力环境不同，运动速度也不同，由于时间流逝的速率与引力势及运动速度直接相关，月面时钟相对于地面时钟有复杂的变化规律。因此，适用于地球的协调世界时无法在月球上直接使用。

其次，地月的空间基准是动荡的。在地球上，我们可以依赖多个大地参考点来构建我们的地球坐标系，但地月空间无法建立长期固定的相对坐标框架，这种先天性的坐标飘移，使构建溯源到地球的高精度空间基准极为困难。

最后，源自地球的导航手段力不从心。现在我们常用的深空导航手段包括地基深空测控网、北斗空间服务技术、星间链路技术等，但各种技术都有局限性。比如，深空测控网受限于资源和覆盖性，北斗空间服务技术受限于灵敏度和几何分布。此外，地月航天任务覆盖10余个阶段，每个阶段的需求都各不相同，没有一种现有导航技术能够独自成为照亮地月空间全过程的灯塔。

构建能溯源到地球的月球时空基准理论，为地月活动提供可靠的宇宙标尺，是我们科研人员当下努力的前沿命题。在近地空间，可依靠北斗系统为航天器提供初始定位服务；在地月空间，可部署专用的地月导航卫星，构建自主运行的地月测量网；在近月区域，可通过月面设施实现协同，为月球用户提供服务。三层网络互联同步，共同构成从地球延伸至月球的全域导航体系，采用多维多源融合的手段，来应对地月环境中不可预见的风险。

构建连接地月乃至深空的导航体系，不仅是跨越地月空间的必由之路，更是支撑月球科研站长期运行、载人登月常态化乃至迈向火星等更深宇宙的基石。

嫦娥奔月神话寄托了古人对于月亮的美好想象，今天，月球作为人类迈向太空的第一站，焕发出了新的科技生命力。从月背着陆到载人登月，月球作为地球活动的延续，不仅是一条技术突破的轨迹，更是一个文明向宇宙深处延伸的宣言。终有一天，北斗系统会实现从经天纬地、导航全球到锚定月球、引航寰宇的跨越。

作者为中国科学院空天信息创新研究院研究员、博士生导师，本报记者吴月辉采访整理

徐 颖

原标题：攻克地月导航“无人区”（“咖”说科技）

来源：人民日报