载人月球栖息地建设技术优先级与路线图规划：韩国国家规划案例

《Acta Astronautica》：Technology Prioritization and Roadmapping for Crewed Lunar Habitat Construction: A Korean National Planning Case

　　

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  构建导向的框架对87项月球栖息地技术进行了分类
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  55位专家调查确定了类别均衡和基于评分的优先组
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  自助抽样和权重检验量化了排名不确定性和稳健性
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  SBERT揭示了语义聚类和候选桥梁技术
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  可追溯的五阶段路线图将TRL、时间安排和任务应用联系起来

引言

人类太空探索正进入一个变革性时代，其标志是从短期任务向在地球以外建立持续载人地表栖息地的转变。包括美国国家航空航天局（NASA）、欧洲航天局（ESA）和中国国家航天局（CNSA）在内的主要航天机构已明确提出对月球探索和地表基础设施的长期战略承诺。特别是，NASA于2026年3月的"点火"活动上正式宣布了其分阶段月球基地架构。该三阶段方案从利用商业月球载荷服务（CLPS）运载和月球地形车（LTV）项目进行的"建设—测试—学习"活动开始，过渡到建立支持载人地表作业和国际贡献（如日本宇宙航空研究开发机构的加压月球车）的早期基础设施，最终发展为支持长期人类驻留的重型基础设施，包括意大利航天局的通用栖息舱[1]。与此同时，阿尔忒弥斯计划旨在实现月球表面的持续载人作业[2]，而ESA的"新地表"路线图提出了利用原位月壤资源进行基于增材制造的月球建设方案[3]。这些发展表明，焦点已从讨论月球宜居性问题转向如何实现这一目标的战略问题，特别是通过所需技术的系统化优先级排序和顺序应用来实现。

大韩民国已加速参与这些国际努力。在2021年签署《阿尔忒弥斯协定》[4]并于2024年建立韩国航空宇宙研究院（KASA）与NASA之间的正式合作协议后，韩国已推进2032年月球着陆器里程碑[5]以及2040年代月球基地发展方向[28]。这些目标表明，韩国在确保载人月球栖息地建设的技术基础方面以及增强其参与国际月球基础设施发展的能力方面的国家利益日益增长。

尽管已有上述努力，建设载人月球栖息地仍是一项复杂的多学科挑战，需要在架构、建设、资源利用、环境控制和运营等方面进行系统规划。月球栖息地不仅可以作为深空探索任务的前哨基地，还可以作为展示长期地表作业所需能力的技术平台。从技术角度看，月球栖息地建设需要极端环境结构设计、原位资源利用（ISRU）、发电、环境控制和生命支持系统等方面的创新。虽然长期可运营性在技术规划中是一个重要考虑因素，但本研究未使用系统级指标（如质量闭合、地球补给比例、ISRU产量、生命支持循环闭合或能量平衡）来量化可持续性。因此，文中使用的可持续性相关术语仅指规划层面的长期运营和能力发展。

建立技术路线图的尝试以多种形式出现。NASA的技术分类体系[6]按功能能力组织，包含17个技术领域和约655项技术，主要关注技术组合管理而非建设工作流程规划。韩国基础设施技术推进机构（KAIA）开发的国内框架[7]、[8]提供了生命周期过程视角或任务/功能视角，但两者均未将量化优先级排序与语义相关性分析和可追溯路线图构建相结合。虽然国际月球建设研究已涉及个别技术挑战，如基于月壤的增材制造[9]、[10]、模块化栖息地设计[11]和ISRU系统架构[12]、[13]，但这些研究通常聚焦于特定技术领域。近期进展已将月壤增材制造扩展到高固含量釜式光固化结合烧结[25]、磁选辅助的月壤陶瓷釜式光固化[26]以及结合密实化和在空气及真空条件下进行机械性能评估的粘结剂喷射[27]。然而，现有文献在提供将技术分类、专家调查优先级排序、语义相关性分析和路线图编制相结合的整体框架以支持国家技术规划方面仍然有限。

因此，本研究的目标是建立载人月球栖息地建设的技术优先级排序和路线图编制框架。研究旨在：(1)建立包含6个类别、87项建设导向技术的运营导向建设技术分类框架；(2)开展两阶段专家调查，根据四项规划准则评估各项技术的相对重要性并识别优先组；(3)对技术定义记录进行基于Sentence-BERT的语义相关性分析，识别描述层面的语义分组以及结构上居中的候选桥梁技术，以供后续专家评估。在本研究中，优先技术基于专家评估的综合重要性得分确定，而结构上居中的技术通过文本导出的语义相关性网络中的网络中心性确定。由此产生的2025–2045+五阶段技术路线图相对于韩国国家航天政策进行定位，并与国际月球探索架构进行定性基准对比。该路线图旨在支持国家技术和研发规划，而非提供特定任务的栖息地架构或系统定容模型，也不意味着与NASA月球基地架构进行一对一的进度对齐。

章节摘要

现有框架基准对比

本研究中的分类框架是通过六大国内外主要框架的比较基准分析开发的（见表1）：(1)KAIA的太空基础设施建设技术分类[7]，使用建设生命周期逻辑将48项技术组织为5个类别；(2)KAIA的2050年国家未来技术路线图[8]，侧重于任务和功能能力而非流程阶段；(3)NASA的技术分类体系[6]，

调查设计与受访者特征

开展了两阶段专家调查以评估87项分类技术的相对重要性。在第一阶段调查（2024年）中，选择了14名受访者，主要来自研究部门（78.5%）和现场勘察与设计子领域（85.7%），导致分布偏差。第一阶段回复数据在最终分析中予以保留，已识别的代表性缺口用于扩大第二阶段的招募范围。因此，额外招募了41名外部

方法论

为补充专家调查结果，进行了语义网络分析以考察87项技术描述之间的相似性。使用sentence-transformers/all-MiniLM-L12-v2模型生成Sentence-BERT（SBERT）嵌入向量[19]。对于每项技术，将技术概述、必要性和详细技术描述组合为文本输入。确切的输入字段和组合文本记录见补充表S1。

余弦相似度计算

路线图设计原则

分阶段技术路线图遵循既有的路线图原则[18]、[21]构建，整合了87项技术的技术级TRL标注、基于专家调查的优先得分、记录的实现和任务应用时间安排以及规划记录。调查得分用于识别需要更多规划关注的技术，而阶段定位主要基于TRL进展和记录的时间安排。详细的阶段分配记录见

贡献与意义

本研究为载人月球栖息地建设的技术规划做出了三项相互关联的贡献。首先，提出了一种运营导向的技术分类框架，该框架将投资规划所需的技术细节程度与建设工作流程逻辑相结合。与广泛的功能分类体系不同，KICT框架从建设运营者的角度出发组织技术，并将各项技术要素与其预期角色

结论

本研究建立了载人月球栖息地建设的技术优先级排序和路线图编制的循证框架。该框架整合了运营导向的技术分类、两阶段专家调查和基于SBERT的语义相关性分析。研究的主要贡献是将详细技术清单与国家研发优先事项和分阶段技术发展相连接的实用规划流程。调查结果提供了

CRediT作者贡献声明

Jung-Woo Jang：可视化、软件、调查研究、形式分析。Joon-Soo Chung：撰写—审阅与编辑、监督、资源、经费获取。Ye Seul Eom：撰写—初稿、监督、方法论、概念化

数据可用性声明

与本文相关的补充数据包括用于技术优先级排序、语义相关性分析和路线图构建的可发布分析输入和输出。这些包括87项技术定义记录和SBERT输入字段、TRL标注、路线图相关字段、调查问卷、调查汇总统计、综合得分计算、自助抽样置信区间、权重敏感性和优先截断分析、完整的SBERT

资金支持

本论文的研究在KICT研究项目（项目编号20260220-001，太空架构：月球栖息地建设核心技术开发）支持下开展，由科学与信息通信技术部资助。

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本文所报告工作的已知竞争性经济利益或个人关系。

Ye Seul Eom | Jung-Woo Jang | Joon-Soo Chung