不離開地球也能做“月球”實驗？

在地球上如何開展月球與行星科學研究？有一種途徑是，在地球上特定區域，尋找最具代表性的“類行星環境”，建立教學實習基地。

今年6月，北京大學牽頭，聯合浙江大學、哈爾濱工業大學、南方科技大學、北京智源人工智能研究院、龍軟科技、數字綠土等多所高校及研究機構，與黑龍江省牡丹江市鏡泊湖管委會深入合作，在鏡泊湖火山地下熔岩管道，建立了“類月球地下空間”教學實習基地，為深空探測積累關鍵技術儲備。

行星科學是深空探測的重要科學支撐，其發展水平對深空探測的國際話語權有重要影響。在這一背景下，北京大學聯合國內多所高校，推進行星科學野外實踐教學改革創新，將“比較行星學”的視角引入野外實習課程。

月球作為地球的天然衞星，其表面環境極端惡劣，而月球地下空間則因環境相對穩定而兼具科研與戰略價值。鏡泊湖的火山熔岩管道是地球上最接近月球地下環境的地質構造之一。該基地的教學科研工作具有鮮明的科學與工程的交叉特色，涵蓋地質勘查、地下結構CT成像、具身智能巡檢、數字孿生等前沿領域。

北京大學地球與空間科學學院、計算機學院和城市與環境學院等39名本科生分組開展了協同作業。他們首先佈設了由北京大學雙創團隊自主研發的節點式地震儀，利用地震波CT成像技術構建熔岩管道三維模型。隨後，操控團隊自主研發的柔性多形態機器人深入洞穴，進行激光點雲掃描與成像建模。

針對複雜崎嶇地形條件，研究團隊研發了兩款探測機器人原型機：一款是“食蟻獸”柔性臂機器人，採用了柔性機械臂與剛性移動平台結合的創新結構設計，側重於在複雜環境中自主探索與多功能操作；另一款是“蠑螈”可變形軟體輪足機器人，善於在複雜地形中靈活移動與環境勘查。我們希望藉助“類月球熔岩管環境”實地測試兩款原型機的性能，為深空探測中的具身智能技術發展提供關鍵支撐。

北京大學還聯合西北大學、香港大學、中南大學等高校，在遼寧省鞍山市岫巖滿族自治縣的隕石坑，建立了“隕石坑比較行星學”教學實習基地。隕石坑是太陽系天體表面的普遍特徵，對我國境內隕石坑的深入研究，能為理解其他天體的撞擊坑特徵提供重要的地球參照。

“類行星環境”系列教學實習基地的建設，不僅為行星科學教學與科研提供了平台，更以“地球版月宮”為切入點，向“太空採礦”等月面資源原位利用技術邁出堅實步伐。接下來，相關團隊還計劃圍繞熔岩管探測與數字孿生建模、行星資源探測和開發、機器人集羣自主協同仿真訓練等課題展開攻關，為載人登月任務、月球國際科研站建設提供驗證場景和技術儲備。

總體來看，“類行星環境”系列教學實習基地的建設令人期待，正如中國科學院院士、西北大學—香港大學地球與行星科學聯合中心主任趙國春所説，“這將成為行星科學研究的創新試驗田，助力我國在月球和其他行星科學領域研究的發展，並激發更多人對宇宙探索的興趣和熱愛。”

（作者為北京大學地球與空間科學學院研究員）