0 引 言
1 月球水冰探测研究现状
表 1 基于遥感观测的月球表面水证据Table 1 Evidence of lunar surface water derived from remote sensing observations |
| 任务名称 | 测量方法 | 推算水浓度 |
| “克莱门汀” | 雷达 | 结果不确定 |
| “月球勘探者” | 中子能谱分析 | 1.5%±0.8% |
| “卡西尼” | 可见光/近红外光谱分析 | 10~1 000 μg/g |
| “深度撞击” | 可见光/近红外光谱分析 | <0.5% |
| “月船”1 | 可见光/近红外光谱分析、质谱分析 | 500~750 μg/g |
| “月船”2 | 近红外光谱分析 | <800 μg/g |
| 月球勘测轨道飞行器 | 紫外/可见光/近红外光谱分析、质子通量、中子能谱分析、雷达 | 5.6%±2.9% |
| 平流层红外天文台 | 近红外光谱分析 | 100~400 μg/g |
| 红外望远镜设施 | 近红外光谱分析 | <700 μg/g |
这些固有的局限性使得精确描绘水冰分布和状态极为困难，并有力地暗示了月球水冰可能并非均匀分布，而是依据地点和赋存条件呈现多样的形态，例如从表层的微细冰粒到地下的块状冰。近期，日本月亮女神探测器光谱分析，在不同纬度阴影区发现了亚微米级水冰颗粒，这一发现为水冰形态的多样性观点提供了支持[18]。
这种不确定性直接影响了月球水冰提取技术的设计需求，尤其是对适应性强且高效的原位加热提取技术的需求。因此，如何根据不同的探测结果来调整和优化提取技术，已成为当前研究的关键问题之一。
2 月壤水冰提取物理机制研究
2.1 水冰的赋存形式与热物理特性
月球永久阴影区由于特殊的光照与温度环境，成为水冰储存的理想之地。现有研究表明，这些区域中的水冰形态丰富多样，既可能以纯净的块状形式存在，也可能以冰壤混合物或水合矿物等形式赋存[21]。在纵向与横向维度上，水冰通常呈现出高度不均匀的分布特征，其中月壤次表层被认为是最有可能富集水冰的位置。然而，覆盖在次表层之上的干燥月壤厚度往往可达数十厘米，且热导率低至0.000 74 W(m·K)−1（见表2 ），这严重阻碍了对次表层水冰的有效提取。
表 2 水冰和月壤的热导率以及体积分数为20%的冰壤混合物的热导率Table 2 Thermal conductivity of water ice, lunar regolith, and ice–regolith mixtures with 20% ice volume fraction |
2.2 水冰升华过程的物理机制研究
水冰的升华特性不仅决定了其在月球极地的长期赋存条件，也直接关系到未来水冰的高效提取策略。为更直观地说明月壤水冰相变所处的热力学背景，本文给出了水的温度-压力相图，如图1 所示。图1 标出了水的三相点以及固态、液态和气态的稳定区域。月球永久阴影区的地表及近表层环境压强远低于三相点压强，且温度通常低于150 K，整体处于图1 中的固气相边界附近。这意味着在月球永久阴影区典型低温低压条件下，水在加热过程中不会经历液态阶段，而是沿着固气相界线直接由冰态升华为水蒸气。
正是这一特殊背景，使得月壤水冰提取过程与地面常压条件下的采矿过程有本质区别：工程系统必须围绕固气相变以及孔隙内气体输运，来设计热控与结构方案。本文在此基础上，进一步讨论不同形态水冰的升华速率及其对热采效率的影响。
由于月壤水冰提取属于典型的非稳态传热传质问题，升华速率受温度、压力、冰颗粒粒径与存在形态等多因素的耦合影响。因此，系统掌握水冰的升华现象，对采矿设备的设计以及任务的制定具有重要意义。通过精确预测升华速率，可以更有效地评估热量传递与水蒸气迁移路径，从而为工程师提供模型基础，实现不同工况下的系统优化。
早在2007年，Andreas[26]就提出了基于气体动力学模型的升华公式，将水冰的饱和蒸气压与升华速率建立了定量关系，比较了不同粒径下的升华现象，同时引入曲率效应对颗粒形态进行修正。Piquette等[27]在真空环境下对含JSC-1A模拟物的冰壤混合物进行了长时间的升华实验，发现当温度低于100 K时，水冰升华率可忽略不计，验证了永久阴影区中水冰的长期稳定性。Mortimer等[28]进一步研究了低温低压下水冰升华的热力学特性，发现升华速率随温度呈指数型增长，但在一定的极低压力下，对升华速率的影响趋于饱和。此外，Formisano等[22]基于欧空局的“月球”27任务要求，开展了针对样品保存与转移过程的升华模拟，结果表明，在223 K条件下，100 min内水冰将显著损失，建议采样与转移过程中的温控极限低于该温度。Kossacki等[29]则对经典赫兹–克努森升华方程进行了修正，指出实际月壤中的水冰常含杂质，需要引入经验升华系数以更合理地匹配实验数据。
先前的研究采用了基于简化水冰形态的升华模型。但实际上，月球风化层中的水冰赋存形式更为复杂，包括与月壤颗粒混合的冰、覆盖颗粒表面的冰膜，乃至是大型块状冰。水冰的物理形态直接决定其比表面积，进而影响升华界面的有效作用面积及其速率。如图2 所示，在水冰含量固定的情况下，冰粒的粒径越小，对应的比表面积越大，升华速率越高。这意味着，以微小颗粒或薄膜形式赋存的水冰，升华速率更高。从实际开采的角度看，这可能使得这部分水冰相对更容易被初步提取。然而，快速的升华也可能导致在热源附近更快地形成干燥的月壤隔热层，从而阻碍深层水冰的持续开采。相反，块状水冰虽然比表面积小，升华速率相对较低，但其结构可能有助于维持一段时间的热传导，延缓隔热层的形成速度。针对不同赋存状态下的水冰升华现象，近年来已开展了大量实验与建模研究，相关成果为优化月球水冰开采技术提供了理论支持。
为了更精确模拟月壤水冰的真实形态，近年来，研究者发展了三种主流水冰制备工艺，分别是液体冻结成固体、蒸汽直接沉积以及大块冰粉碎成小碎片[30-31]。其中，蒸汽沉积被认为最接近月球永久阴影区环境的冰生成机制。在这一过程中，水蒸气直接沉积在低温固体表面，生成细小冰颗粒或冰膜。相关研究表明，水分子倾向吸附在矿物颗粒表面，形成直径几微米至几十微米的冰层包覆结构。这些细小的冰颗粒具有极高的比表面积，其升华现象尤为复杂。Ogishima等[32]研发了湿空气冷凝工艺，通过冷冻矿物表面沉积形成模拟月球冰壤；Tian等[33]则利用冷阱捕获与低温电子显微镜观察，发现水分子在颗粒表面形成球状涂层，表面与边缘均被水冰覆盖。这些实验为水冰在永久阴影区中以高比表面积状态与风化层混合赋存的假设提供了形貌和结构方面的证据。
此外，Austen等[34]实际测量了LHS-1模拟物中混合水冰的升华速率，并指出尽管颗粒总表面积较大，但有效升华面积明显偏小，这表明水冰并非都以膜状的形式凝结在月壤颗粒表面。这一结论强调了升华过程中水冰形态的重要性，也为改进升华速率模型提供了实证依据。
在实验平台与制备技术方面，Yang等[35]结合真空辐射环境开展了系统实验，指出辐射热流为决定性升华因素，而真空度影响相对较小。实验还表明，颗粒粒径增大将扩大孔隙，减少水蒸气通道阻力，从而提高升华速率；而干土密度则控制升华过程的阶段性，存在一最优值对应升华速率峰值。
月球风化层中水冰的升华现象受到颗粒形态、比表面积、环境温度等因素的高度耦合控制。升华速率的准确建模不仅对于月球水资源评价具有基础性意义，更是未来水冰采掘系统能效设计与任务策略制定的核心物理依据。后续研究应聚焦于高比表面积赋存状态建模及其对升华现象的非线性响应机制，以支持开发更为精细的加热提取方案开发并控制升华损失。
2.3 升华滞后效应
然而，加热提取普遍面临升华滞后效应这一关键挑战，如图3 所示。当对冰壤混合物加热时，热源附近的水冰会最先升华，并在局部形成由干燥月壤构成的低导热“隔热层”。这一“隔热层”会显著阻碍热量向更深层冰体传递，从而降低整体升华效率。如表2 所示，水冰热导率比干燥月壤高出3~4个数量级，水冰一旦被加热升华，冰壤混合物的热导率便会急剧下降。月球次表层水冰之所以能长时间保持稳定，正是得益于这一天然的低导热屏障。但在加热提取过程中，这种效应会带来额外的能耗和技术难题。虽然可以采用机械方式去除表面干燥月壤，但在能源极其匮乏且环境条件恶劣的月球永久阴影区，增加复杂机械设备并非最佳解决方案。
此外，月球近真空与超低温环境不仅阻碍了液态水的自然存在，也为水冰的形成及其提取提供了特殊的热力学背景。任何试图通过加热诱导升华来提取月球冰块的系统，都需在能源严重受限的条件下，应对真空环境中水蒸气的快速逸散、水蒸气的再凝华，以及在温度过低时升华速率几乎可以忽略等诸多挑战[36]。只有充分考虑这些因素，设计出可扩展且高效的提取系统，才能满足不断增长的太空经济对水资源的需求。
3 原位加热方法
从工程应用角度看，不同原位加热方式的优劣，不仅取决于其物理可行性，还受到能源供给、系统复杂度以及任务场景等多种因素的共同制约。为了在统一框架下比较月壤水冰加热方式，本文主要从三个方面进行评价：
（1）单位能量产水量及可达采冰深度，这反映了能量利用效率和资源开发潜力；
（2）系统质量、体积与功率需求，以及对水冰赋存形态和地质条件的适应性，反映系统在实际任务中的部署难度；
（3）长期运行的可靠性。
基于上述工程评价标准，第3.1节～第3.3节分别综述加热装置加热、微波加热和太阳光加热的研究进展，并在此基础上对这三种方式的工程应用前景进行对比分析，同时遴选出优势技术。
3.1 加热装置加热法
在上述物理背景和升华机理的约束下，Sowers等[37]提出了一种“帐篷式”原位加热提取技术，如图4 所示。此技术通过插入式加热装置或利用太阳光对冰壤混合物进行加热，将升华产生的水蒸气收集在月壤表面的“防渗帐篷”内。随后，水蒸气通过与帐篷连接的、配备冷阱装置的运输系统被冷凝成水冰，并运送至后续水处理设备中，以实现原位利用。该技术避免了传统机械挖掘与搬运作业，显著降低了能耗和设备复杂度。然而，由于帐篷并非完全密封，存在水蒸气泄漏风险。当水冰升华速率较高时，帐篷内部的气体压强会迅速上升，可能导致结构不稳定，甚至出现倾覆的情况。尽管如此，鉴于该装置可重复使用、操作简便且能源利用效率较高，该方案被视为未来极具潜力的热采矿方法之一。
针对月球水冰原位加热提取技术的发展，如何高效提取月壤次表层水冰，已成为未来月球基地建设与可持续运行的核心课题之一。由于水冰通常被低热导率的月壤所覆盖，在实际加热提取过程中，如何有效地将热量穿透干燥月壤层并传递至水冰储层，以实现高效升华，仍是当前研究的关键难点。近年来，国内外学者针对这一问题开展了广泛研究，提出了多种插入式加热装置及其优化策略（见图5 ），以期实现月壤次表面水冰的高效提取。
早期研究通常基于简化假设，例如假定月壤与水冰混合物的热物理性质为常数，并在此基础上建立三维热传导和气体扩散模型[23,38]。Brisset等[38]利用Crank-Nicolson有限差分法，探讨了插入式加热钻头在不同功率水平与初始冰含量条件下对水冰提取效率的影响。研究表明，在该恒定性质假设下，实现水蒸气提取需要较高的加热功率，若能量输入低于约每平方米或每个加热钻头1 000 W，便难以产生可观的水蒸气产量。同时，文献[38]指出加热配置与土壤冰含量对提取效率较为敏感，强调未经额外热控措施的加热过程存在较高的能量损耗，建议结合详细的现场勘探进行配置优化。Song等[23]则分析了不同目标提取温度及加热装置数量条件下，水蒸气收集率随时间演变的特征，发现随着目标提取温度的提高，冰壤平均温度迅速升高并趋于稳定；但过高的提取温度也可能引起收集系统内水蒸气压强过高，而引发系统的不稳定，因此提出220 K为综合性能最优的目标提取温度。此外，还强调了升华系数对收集效率的重要性，并指出合理的加热装置数量可明显提高能源效率。
尽管这些早期研究提供了一些初步认识，但其模型简化忽略了水冰升华过程中伴随产生的低导热干燥月壤隔热层。这种关键因素的遗漏，导致了对能量需求和水冰提取时间的估计过于乐观，错误地认为简单提高温度就能提高升华效率。实际上，正如升华滞后效应所示，随着水冰升华的推进，冰壤混合物会逐渐形成由干燥月壤构成的低热导隔热层，这显著降低热量传导的速率，阻碍水冰的进一步升华，最终限制了实际的升华效率。只有充分考虑这些因素，设计出可扩展且高效的提取系统，才能满足不断增长的太空经济对水资源的需求。
Westcott等[39]进一步改进了已有的三维有限元模型，提出了更为真实的风化层热-质传输模型。研究指出，早期研究中使用的粗略的冰壤混合物热物理特性近似模型导致对水蒸气产量的低估；通过更精确的冰层模型，相同的加热方法能够从模拟体积中提取更多的水。模拟结果进一步表明，冰含量与钻头配置是影响提取效率的关键因素：在富冰区域应采用密集钻头布置，在低冰区域则宜使用稀疏布置，两种布置方式在提取效率上表现相近，可在硬件复杂度、提取时间与产量之间实现更优权衡。
进一步地，Wang等[40]从装置布局和温度控制两个方面展开探索，提出通过精确控制极低加热温度，可显著扩大单根加热棒的有效作用范围，进而减少所需装置的数量。特别是在时间资源充裕的应用场景中，该策略有助于实现加热装置的灵活部署，显著降低系统复杂度和能耗。研究还指出，应根据基地实际需求采用灵活的部署策略：少量装置适用于覆盖更大区域、延长提取周期，而多装置系统则可在短周期内实现快速提取。这一方法为提升月球水资源开发效率提供了新的工程视角与理论支撑。
月壤次表面水冰的插入式加热提取方法已经从早期简化恒定热物理参数模型，逐步向考虑实际复杂过程的方向深入发展。低温升华策略、水冰粒径与热场耦合模型，以及精确的极低温控制与加热装置布局优化正成为最新研究的核心创新点。未来研究需要进一步完善热物理模型的精细度与实验验证的完整性，加强水冰特征参数精准测定，以推动月球水冰资源高效、经济、可持续提取技术的发展，并为人类深空探测及长期驻留提供坚实的技术基础。
综合上述评价标准，插入式加热在采冰深度可控、单位能量产水量较高以及与帐篷式挥发物收集系统的集成方面具有明显优势，适合在已知富冰区域开展定点、长期的高回收率开采任务。但该方式通常需要布置多根加热棒及配套的钻进或插入机构，系统机械复杂度和维护成本相对较高，对着陆平台的载荷能力和操作精度也提出了更高的要求。
3.2 微波加热法
与插入式加热相比，微波加热开辟了非接触式能量传递的新路径，具有更强的穿透能力。微波加热是一种通过材料对电磁波的选择性吸收来实现非接触式加热的技术手段。当微波辐射作用于冰壤混合物时，其电磁能可被有效转化为热能，从而实现目标区域的加热。考虑到月球永久阴影区中水冰所处的极低温和高真空环境，以及月壤低导热性带来的挑战，微波加热因其非接触、高效的特性和一定的穿透深度，被认为是规避插入式加热中隔热层影响、原位提取月壤水冰的潜在关键技术之一。
实验研究已验证了微波加热在水冰提取中的可行性。Cole等[41]的研究表明，使用250 W、2.45 GHz频段的微波能量在月球高地和月海模拟物样本中进行加热，在25 min内最大可提取水量为67%±5%。研究还发现，不同类型月壤的提取效率存在差异，其中高地模拟物的效率显著高于月海模拟物。这一差异主要归因于两者的孔隙率与颗粒间接触结构的不同：在充满冰的样本中，颗粒间接触面积较小，自由水冰面积增大，导致热量难以有效传导，进而降低了加热性能。
微波加热效率受到多种因素的耦合影响，其中材料的介电特性起着基础性作用。研究表明，在常用微波频段下，月壤模拟物的介电损耗因子显著高于纯水冰，这意味着月壤能更有效地吸收微波能量并迅速升温，从而成为主要的吸波与发热介质。相比之下，纯水冰因其晶体结构限制了偶极分子的响应能力，对微波的吸收效率较低。因此，月壤颗粒的存在及其与水冰的紧密接触，对于实现高效热传导和促进水冰升华至关重要。
月壤的化学成分对水提取效率影响较小，而样本的物理结构，特别是孔隙率和颗粒大小，是决定性因素。例如，在对包含模拟永久冻土以及细颗粒、粗颗粒三种形态冰样本的加热实验中，水提取效率分别达到了92%、83%和97%[42]。这种效率差异与不同结构下的热传递效率密切相关。如图7 所示，月壤颗粒之间的接触面积显著影响着热量在颗粒间的传导效率。当颗粒间的接触面积较小时，热量难以有效地从一个颗粒传递到另一个颗粒，从而显著阻碍了热量的有效传输。这会降低整体的加热性能和水冰提取效率。月壤颗粒间物理接触不良的样本可能会因传热效率降低而影响整体加热性能。
总体而言，微波加热法提取月球水冰展现出多项优势。其非接触式的加热方式，避免了传统方法可能带来的机械接触和磨损问题。同时，微波具有一定的穿透深度，具备实现体加热的潜力，可对较大体积的样本进行更均匀的加热。该方法能有效利用月壤本身良好的吸波特性进行加热，并且由于主要是对月壤进行加热，理论上对水冰以多种形态（如冰层、颗粒混合、冰膜等）存在的复杂情况具有较好的适应性。
然而，微波加热也面临挑战。例如，在处理接近水饱和的低孔隙率样本时，其提取效率可能会降低。此外，微波能量在非均匀介质中的精确控制、能量耦合效率的进一步优化以及空间应用系统的设计，仍有待深入研究。未来的工作应着重于优化加热策略、深入理解复杂冰壤介质中的微波相互作用机理，并开展更贴近真实月球环境的验证实验，以充分评估和发挥该技术的潜力。
在相同的工程评价框架下，微波加热在结构相对简单、非接触加热以及对复杂赋存形态的适应性方面具有一定潜在优势，尤其有利于含冰率空间变化较大、地层结构复杂的区域。然而，其加热效率高度依赖于月壤介电特性和含冰量的空间分布，这对高功率微波源和场型控制提出了更高要求。
3.3 太阳光加热法
太阳光加热法是指利用太阳辐射对含水冰的月壤进行加热，从而驱动水冰升华并实现提取的一种热采矿方法，如图8 所示。由于水冰主要赋存在月球永久阴影区的次表层，且该区域内常年缺乏阳光直射，因此需借助聚光镜等光学系统，将坑外的太阳光引导至阴影区域，实现对目标区域的间接照射。近年来，基于太阳辐射的热采技术凭借系统简洁、能源利用高效的特点受到关注，成为一种具有创新性和广泛应用潜力的月壤水冰提取方式，其目的在于提供一种可持续的能源方案，以克服传统加热方式的能源限制。然而，该方法在热量向深层月壤传递过程中，面临升华滞后效应的挑战。
Schieber等[43]提出了一种专门用于从月球永久阴影区的风化层中提取水冰的挥发物提取系统，该系统通过间接吸收太阳辐射来实现水冰提取。该系统由具有高导热性的刚性腔室组成，这些腔室嵌入月壤内部，通过设置太阳选择性吸收器和非选择性吸收器捕获聚光系统导入的太阳能，随后将热量传递至低温风化层，促使其中约5 wt%的水冰升华。该研究在ANSYS Fluent中构建了详细的热-质传递模型，结果显示，运行10 h后，采用太阳选择性涂层的接收器能够提取2 789 g水蒸气，而采用非选择性涂层的接收器仅提取1 035 g。这一差异充分说明，吸收层的光热转换效率对整体提取性能有显著影响。同时，研究还指出，月球风化层极低的热导率构成热传输的主要限制因素，严重阻碍了深层热量输送与冰的高效升华。
Purrington等[46]通过建立低温真空环境下的实验平台，对太阳光加热提取月球水冰技术进行了验证。在实验过程中，研究人员使用月球高地模拟物与水冰混合物作为样品，并将其预冷至低于100 K，利用液氮维持真空室内温度恒定。以卤素灯作为模拟太阳光源，将光强调整至0.137 1 W·cm−2，对样品进行热处理。实验结果表明，在月球风化层上部约2 cm范围内能够较为高效地提取水冰，并且延长加热时间有望进一步增加提取深度。此外，部分升华的冰能够从表层逸出并被收集，另一部分则会在月壤中重新沉积，形成特定的冰结构。为了克服风化层中隔热层的影响，实验还探讨了采用水下加热棒将热量传递至更深区域的技术，为提高冰产量提供了新的思路。
最新研究进一步验证了上述机制的普适性。在高真空与低温条件下，Farr等[47]对通过集中太阳辐射提取遥远冰冷风化层中水冰的过程展开研究，对比了有间接太阳接收器和无间接太阳接收器这两种条件下的热升华性能。结果显示，尽管间接接收器因热惯性大导致加热速率下降，但平均升华量提高了18.7%±10.4%。间接太阳接收器是一种嵌入式太阳能吸收器结构，它利用金属材料的高热导率，能够让热量更高效地从表面传导至风化层深处，从而避免了浅层干燥隔热层形成后的传热阻断问题。研究还进一步发现，加热速率越快，升华初期越剧烈，反而更易引发隔热层的快速生成，从而降低整体升华效率。因此，在设计时需要平衡热输入速率与传热路径长度，以避免因过快升温导致系统效率下降。
基于前述工程评价标准，太阳光加热法在能源来源的可持续性方面具有绝对优势。由于月球缺乏大气层遮挡，太阳能在表面的利用效率较高，该方法能够显著减少对化学燃料或核热源的依赖，为建立长期运行的月球原位资源利用系统提供了坚实的能源保障。然而，在采冰深度和系统复杂度方面，该技术面临特定的挑战：仅依靠太阳光对表层直射加热时，热能极易被干燥月壤层阻隔，导致有效提取深度通常局限于表层数厘米以内，难以触及深层富冰区。此外，虽然省去了大功率电源负载，但引入的聚光与反射光学链路增加了系统的体积以及指向控制难度。因此，未来的优化方向是将太阳光加热与嵌入式热导相结合，利用高导热结构作为热能中继站钻入深层月壤，这样既能保留绿色能源的优势，又能有效规避表层隔热效应，从而在确保系统长期可持续性的同时提升单位能量的水冰产出率。
4 结 语
月球水冰的原位提取是实现深空任务资源自给自足、保障人类长期驻留的重要路径。近年来，随着加热提取技术和升华现象研究的持续深入，传统加热提取模型正逐渐朝着考虑复杂热传导机制和多形态水冰赋存特征的方向发展。本文回顾了水冰在月球永久阴影区中的赋存机制、升华特性以及主要影响因素，系统比较了加热装置加热、微波加热和太阳光加热这三类主流热采方式的优势与挑战。
研究表明，升华滞后效应和干燥隔热层的形成是当前限制水冰提取效率的关键瓶颈，需要通过低温恒温加热、合理布置加热装置等手段加以解决。此外，微波加热和太阳光加热作为无接触提取方式，在真空、高辐射环境中具有独特优势，展现出良好的应用前景。
未来研究应进一步加强升华模型与月壤物理属性的耦合，提升热-质传输模拟精度，探索高精度地面实验平台，实现水冰赋存状态、热输入策略与系统布局的协同优化。通过构建更加智能、高效、可持续的月球水资源提取体系，可为我国深空探测与月球科研站建设提供坚实技术支撑。
从未来月球表面水冰提取任务的角度来看，现有研究大多仍停留在方法可行性和局部参数敏感性的层面，与具体任务场景的耦合还有提升空间。理论上亟需围绕多尺度热质传输建模、任务驱动的加热方式组合优化等方向开展针对性研究。一方面，有必要发展能够同时表征冰赋存形态、地层结构和多源加热方式作用的多尺度模型，用于在任务规划阶段评估可采储量、比能耗和加热策略的鲁棒性；另一方面，应面向不同类型任务，探索插入式加热、微波加热和太阳光加热的协同应用方式，形成在空间分工和时间节奏上可优化配置的组合方案。同时，还需将原位勘测、升华收集、低温储存和后续利用环节纳入统一的能量与质量平衡框架，并依托极低温、低压和高月尘环境的地面模拟试验平台与在轨验证任务形成闭环，为未来月球表面水冰提取工程提供可量化、可对比的关键技术支撑。