從上世紀七十年代末期開始，多個國家先后發(fā)射了數(shù)十顆專門用于測量太陽和地球輻射的人造地球衛(wèi)星。然而，人造地球衛(wèi)星存在一些不足，重要原因在于其對地觀測視角有限，而且不是長期穩(wěn)定的觀測平臺，難以對地球進行長周期大尺度的連續(xù)觀測。

　　因此，有必要從一個全新的角度和途徑來精確觀測地面—大氣系統(tǒng)輻射能量收支，進而探究全球氣候變化機理。為進一步提升對地觀測能力，遙感領域著名學者郭華東院士曾提出構(gòu)建月基對地觀測平臺，利用傳感器組對地球的宏觀現(xiàn)象進行監(jiān)測的構(gòu)想。

　　作為地球唯一的自然衛(wèi)星，月球的自轉(zhuǎn)被地球潮汐鎖定，正面永遠朝向地球，在月球正面設置對地球的觀測裝置，可以簡化探測器的指向跟蹤模式，連續(xù)同步得到半個地球的熱環(huán)境遙感及其時間變化信息。“月面對地觀測具備長期一致性、整體性、穩(wěn)定性以及唯一性這幾大優(yōu)勢，有望成為一個獨特的對地觀測平臺。”平勁松指出。

　　此外，在空間天氣與環(huán)境的科學研究和監(jiān)測方面，比較典型的需求是使用極紫外波段的傳感器，精細監(jiān)測地球等離子體層和磁層結(jié)構(gòu)特征，監(jiān)測地球兩極和電離層上部爆發(fā)輻射的千米波長電磁波和高層大氣雷電環(huán)境，以及在不同月像狀況下監(jiān)測這些等離子體層結(jié)構(gòu)、爆發(fā)輻射與太陽風和地球磁鞘層之間的耦合關系。

　　借力月面裝置 探測低頻引力波

　　自上世紀六十年代起，人類先后在月面設置了5個激光反射鏡。天文學家可以在地球上向設置在月面的激光反射鏡發(fā)射激光，并捕捉反射回來的光束，進行激光測距實驗，對地月系統(tǒng)動力學演化展開研究。

　　“這一研究持續(xù)了數(shù)十年。在地月之間38萬公里的距離上，目前距離測量精度達到了2—3厘米，速度測量精度達到了20微米/秒?！逼絼潘山榻B，該研究發(fā)現(xiàn)月球每年以3.5厘米左右的速度遠離地球，最早在空間領域驗證了廣義相對論引力延遲效應。

　　有學者提出，未來借助在月面設置高性能原子鐘、微波轉(zhuǎn)發(fā)裝置、多普勒測速儀、相位距離測量裝置等，有希望在地月空間的微波或激光鏈路上開展空間低頻引力波的探索。

　　同時，借助在月面設置時間頻率基準裝置，可以更有效地通過地月鏈路獲得地球和月球轉(zhuǎn)動異常信息，揭示導致轉(zhuǎn)動異常的星球內(nèi)部物質(zhì)及其動力學分布特性。

　　此外，結(jié)合繞月衛(wèi)星、地球軌道衛(wèi)星和地月激光測距，科學家認為，將有機會檢測地月空間和繞太陽飛行軌道上是否存在可被感知質(zhì)量的暗物質(zhì)。

　　搭建月球基地 面臨諸多挑戰(zhàn)

　　借助空間平臺開展低頻引力波探測，假設測量精度相同，在更長的距離和質(zhì)量更大的天體周圍會獲得更加靈敏的探測能力。如果在地火、地木、地土距離上開展高精度微波測量，會比在地月距離上開展引力理論的驗證更有利。

　　“但從可及性、成本和天然條件等因素綜合考慮，和其他天體相比，在月球上搭建科學設施，開展科學探測的可能性最大?！逼絼潘烧J為。其中，對設備規(guī)模要求不高的月面探測研究，如地月動力學、對地空間天氣遙感、月球背面單元低頻射電天文觀測等，已經(jīng)具備了一定的技術(shù)條件，實現(xiàn)相應科學研究目標的技術(shù)可行性相對較高。

　　然而，對于那些需要依靠大規(guī)模設備開展的月面探測，無論是依托無人基地還是有人基地，技術(shù)上仍存在許多瓶頸。包括搭建高能物理裝置、月背低頻射電天文巨型陣列、月基對地遙感觀測等，都必須建立在對月球成熟開發(fā)的基礎上，具備形成月球基地的條件后才有可能實施。

　　“可以看出，月球基地本身的建設技術(shù)，實際上構(gòu)成了在月球上開展相關科學探索最大的技術(shù)瓶頸?！逼絼潘芍赋?。