国际空间探索协调小组《全球探索路线图》（第三版）概述

2018年2月2日，国际空间探索协调小组（ISECG）发布了《全球探索路线图》（第三版）（GER）。新版路线图重申了来自不同国家和地区的14家航天机构的共同愿景，即以火星探索作为共同目标，拓展人类在太阳系的活动范围。

人类对于空间探索的兴趣与日俱增，因此通过合作的方式来实现各机构的共同目标显得尤为重要。新版路线图强调了月球探索对于火星探索的重要性，建议各国航天机构在取得本国及共同进展的同时，不断完善探索路线的具体步骤。

新版路线图的主要内容包括四章，分别为第一章人类为什么要进行探索活动、第二章任务方案、第三章准备活动和第四章结论，全面论证了在全球范围的共同开发或研究下，如何实现载人与无人太空探索的可持续发展。新版路线图反映了全球各国通过协调努力，以“国际空间站”（ISS）为起点，为前往地月空间、登陆月球及后续火星探索任务做准备。

相较上版路线图，新版路线图的修订内容包括以下几点：

1）概括太空探索带来的益处。太空探索将带来许多益处，因此在规划太空探索任务时需对其进行优先考虑。

2）阐述获取科学知识的重要作用。与国际科学界的开放互动，有助于明确人类及其基础设施在探索太阳系时所提供的特殊科学机遇。具体互动细节可参看《低地球轨道以远载人探索所带来的科学机遇》补充白皮书。

3）引入国际“深空之门”（DSG）概念。“深空之门”是一个小型有人照料的月球轨道空间站，将在可持续载人太空探索中发挥重要作用，初期用于支持载人与机器人月球探测，为多领域推进关键目标创造机遇。

4）重视私营企业对太空探索不断增长的兴趣。私营企业对太空探索的兴趣正在改变低地球轨道的未来，为各国航天机构所渴望的、将人类活动扩展至太阳系的事业创造着新的机遇。随着私营企业能力的不断提升，以及对太空探索兴趣的日益浓厚，未来合作将不局限于航天机构之间，还将扩展至追求自身利益与目标的私营实体。

国际空间探索协调小组希望未来可以扩大合作伙伴关系，纳入更多参与者，作为实现可持续地将载人与机器人太空探索疆域扩展至整个太阳系的手段。

第一章 人类为什么要进行探索活动—将人类活动范围扩展至太阳系，激励全球公民共同创造更美好的未来

第一章主要阐述了人类探索太空的目的，载人与无人太空探索可以回答人类追溯已久的关于宇宙生命起源的问题，拓展人类的认知范围。太空探索为社会带来直接和间接的益处，主要体现在几个基本方面：创新和经济增长、知识获取、国际合作、文化与灵感。

自2000年起，“国际空间站”持续开展载人探索活动，凸显出低地球轨道人类活动的益处和潜力。“国际空间站”正在持续开展由政府和非政府机构发起的科学研究，通过国际合作，已完成2100余项活动，还有更多活动正在持续推进中。对于未来的载人深空任务，“国际空间站”的价值不可估量，作为可长期飞行载人航天器，“国际空间站”不仅能够用于研究活动，研究人类健康问题、处理性能风险，还可作为关键技术试验台，此外还可用于教育和宣传活动，每年在世界范围内吸引了数百万感兴趣的公众。“国际空间站”推动了低地球轨道活动的经济发展，而该轨道仍将作为开展人类活动和太空研究的重要目的地。

根据国际空间探索协调小组成员国的设想，到21世纪20年代中期，当人类将载人探索和商业航天活动扩展至深空时，月球附近的“深空之门”将成为载人月球探索、火星及小行星探索的太空前沿。“深空之门”将支持月球及其周边的探索活动，同时作为技术和操作测试平台，帮助航天员应对深空探索的挑战和风险，并对太阳系开展科学研究。

计划利用“深空之门”及部分可重复使用的月球着陆器，该月球探测器由日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）、欧洲航天局（ESA）和俄罗斯航天国家集团（ROSCOSMOS）研制，在月球表面开展载人任务，这些任务可推进火星探索所需能力和技术的发展。航天员可以推进机器人任务筹备工作，评估月球表面资源及其利用技术潜力，实现可持续探索。

新版路线图紧密围绕全球航天国家的政府和私营企业将人类活动从低地球轨道扩展至月球及火星的战略部署。政府对于太空探索能力和任务的投入，对于推进技术发展、降低风险和开拓新型市场具有重要作用，这些市场可以激励创新，从而创造更多收益。

第二章 任务方案—从近地轨道，到月球，再到火星

目前，国际空间探索协调小组的多家航天机构正在发展合作前往近地轨道以远所需要的载人空间探索能力。

对于美国国家航空航天局（NASA）来说，最基础的探索能力包括重型运载火箭——“航天发射系统”（SLS）、载人探索工具——“猎户座”（Orion）飞船以及不断升级的地面发射系统。“航天发射系统”可提供强大的运载能力，能将人员和货物送往月球及以远的目的地，还为火星、木星及更远天体的无人探测任务提供了新的可能性。“航天发射系统”可大幅缩短到达深空目的地的飞行时间，该系统设计灵活、可演变，可满足多种乘员和货物运输任务需求。

“猎户座”将搭载航天员前往人类从未到达过的深空。作为探索工具，“猎户座”将运送航天员进入近地轨道以远的空间，并以深空任务所需的高返回速度安全再入。“猎户座”的服务舱在欧洲制造，该舱段能够提供空间推进能力、姿态控制、电力以及居住环境所需的水和氧气。

俄罗斯计划在21世纪20年代初对其新一代载人飞船进行测试。新飞船将先飞往“国际空间站”以验证新系统，随后将被用于月球任务。到21世纪20年代末，俄罗斯的超重型运载火箭和新一代载人飞船将为人类飞往月球做好充分准备。俄罗斯的无人月球计划是，在超重型运载火箭和新一代载人飞船执行任务之前，先执行几次月球表面机器人先驱任务和技术测试任务。

新版路线图的任务方案是一项循序渐进的探索方案，简单地说就是从近地球轨道，到月球，再到火星。该任务方案中扩展人类探索疆域的关键步骤如下：

1）近地轨道：验证所需的深空技术和能力，保证在近地轨道开展研究的可持续性。

2）机器人任务：载人任务相关技术的演示验证；开展科学勘察或采样返回研究，以及资源和环境进行评估。

3）地月空间：建造平台（“深空之门”），了解更多关于在太空中生活的信息；在月球表面开展机器人操作任务；在月球表面分阶段开展载人探索任务（载人月球着陆器）；加强月球和太阳系的科学研究工作；组装和测试飞往火星的运输工具。

4）月球表面任务：实现月球表面能力，支持对月球开展科学研究；为人类后续火星探测和/或长期月面驻留活动做准备，并执行测试任务；了解月球商业开发和/或探测潜在的经济影响。

5）载人火星探测：执行持续的载人火星探测任务，即实现进入火星轨道，登陆火星。

目前，人类的太空探索活动主要在低地球轨道进行，即“国际空间站”任务和中国的空间站任务。“国际空间站”提供各种设备和系统来支持先进的研究和开发活动。站上有支持生命科学、物理科学和材料科学研究的设备。例如，可在轨研究啮齿动物、蛋白质晶体生长、DNA测序，并部署立方体卫星和小卫星。此外，站上还设有增材制造设备。向“国际空间站”持续定期地发射货运飞船，并带回调查样品，以便研究人员及时研究和分析实验结果。此外，本章还简要介绍了中国空间站的情况，并提出了可能的合作方向。

持续推进和实现人类空间探索目标的下一个步骤是地月空间的探索，月球轨道和月球表面在可持续的人类空间探索活动中扮演着重要角色。在地月空间放置一个小型的有人照料的空间设施，可以实现载人和无人月球探测，为多方用户创造机会来推进关键目标，并促进人类在深空中的探索和研究。

此外，新版路线图还提出了通往月球和火星的“深空之门”概念，其首个部件是一个使用大功率太阳电推进系统的舱段，并为平台的其他部分提供电力、指令和数据服务。“深空之门”将包括一个居住舱、一个科学气闸舱和一个机械臂，并具备航天员执行太空行走任务的能力。“深空之门”可提供到地和到月球表面的通信服务，为备受关注的月球背面和极区的无人探索提供了新的机遇。

“猎户座”飞船和“航天发射系统”以及其他空间运输系统将为“深空之门”的组装和建造提供支持。初期，一组4人乘员的任务组将到访“深空之门”，执行一次至少30天的任务。随着“深空之门”的不断发展以及其他空间运输系统的支持，最初的30天任务频率和时长将会增加。

“深空之门”还包括对接口，用来安装先进的闭环生命保障系统，从而进行新系统的测试，实现乘员在轨道站上的长期驻留。“深空之门”乘组人员将开展科学研究，评估未来执行任务时的居住功能，研究和测试深空环境下的探索技术。私营企业也可以通过公私合作伙伴关系利用轨道站。当站上无人员时，可以在地面运营管理轨道站，以继续开展科学研究和其他活动。

日本宇宙航空研究开发机构、欧洲航天局、加拿大航天局（CSA）以及俄罗斯航天国家集团都将利用地月空间站来支持可重复使用载人登月器以及无人月球探测任务。“深空之门”及站上的工作人员可为未来火星运输系统提供服务和支持。

新版路线图的再下一步骤是月球表面探测，4名航天员将执行月球表面的一系列探索任务，这是太阳系探索的基石，并可为将来的火星探索做准备。

新版路线图的最终目标是火星载人探测，将推动对行星进行详细的原位科学探测，并促进空间探索技术的发展。

第三章 准备活动—私营部门的创新是人类空间探索可持续发展的必要组成部分，有助于开拓新市场和发展经济

第三章提出了实施新版路线图的一些准备活动，包括一些私营部门的倡议和合作机会、原位资源利用和月球极区探索、空间探索过程中对人员健康和表现风险的管理等。

重点阐述了商业航天的重要性，提出私营部门的创新是人类空间探索可持续发展的必要组成部分，有助于开拓新市场和发展经济。过去5年里，私人空间探索活动发展迅速。随着人类在太空中不断拓展疆域，新兴企业、初创企业、中小型企业以及大型航空航天企业对航天产生的兴趣和从中而来的商业潜力日益剧增，且这些发展并不局限于低地球轨道。早期的诸多航天活动都由私人资金推动技术和系统理念的发展，这有助于推动月球、小行星和火星的探索并促进经济的发展，既可负担又可行。例如，在“谷歌月球X大奖赛”的推动下，几个团队开发了小型月球着陆器和月球车，说明了空间探索能力是可以实现的，是符合商业公司或航天机构的目标的。小行星采矿概念阐明了小行星的资源潜力，政府视其为未来勘探规划的重要要素。这为公私伙伴关系提供了机会，将有助于更有成本效益地实现政府雄心勃勃的空间探索目标，并有助于全球空间探索行动的可负担性。

此外，本章还提出了新版路线图所需的关键技术，并与目前技术进行比较和分析，包括推进、着陆与返回、生命支持、自动系统、乘员健康和表现等几方面。

第四章 结论—全球合作推进可持续的太空探索活动，将载人与无人探索活动扩展至太阳系

第四章结论总结了新版路线图的宗旨，该路线图反映了国际社会为制定一条以火星为目的地的、可持续的太阳系载人探索路径所付出的努力。国际合作不仅使这些具有挑战性的任务成为可能，还提高了任务成功的可能性。随着时间的推移，该路线图还将不断更新，以反映各航天机构为合作开发空间探索任务方案所做的工作，并对准备工作进行协调。新版路线图及后续版本，将为各机构间的规划讨论提供技术依据。参与国际空间探索协调小组的航天机构将继续开展对话与合作，以协调和推进可持续的太空探索活动，将载人与无人探索活动扩展至整个太阳系。