一种用于地月空间栖息地部署的战略性生命周期可持续性框架

《Futures》:A strategic lifecycle sustainability framework for cislunar habitat deployment

【字体: 时间:2026年04月09日 来源:Futures 3.8

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  本研究提出了一种整合模糊多准则优先级、参数生命周期重分配和循环经济操作映射的战略可持续性框架,用于月球轨道栖息地部署。通过Sustainable Value Framework(SVF)结合CADMID生命周期结构,将文献中提出的可持续性指标进行优先级排序和阶段适配,形成可操作的循环干预策略,并验证了不同几何距离下的稳定性。

  
Javier Maldonado-Romo|Pedro Ponce|Luis Montesinos
墨西哥蒙特雷技术学院先进材料可持续制造研究所,墨西哥城,14380

摘要

人类活动扩展到地月系统引入了长期可持续性挑战,这些挑战需要超越静态指标排序的治理架构。本研究开发了一个结构化的战略可持续性框架,用于地月栖息地的部署,该框架整合了模糊多标准优先排序、参数化阶段重新分配和循环经济运营映射。一套基于文献的指标涵盖了经济、社会、环境和技术维度,并通过基于可持续价值框架(SVF)的情景条件模糊决策模型进行评估。使用与CADMID结构对齐的参数化转换函数,重新分配了各发展阶段的指标重要性,反映了从早期架构定义到运营稳定和生命周期结束回收的决策影响力的逐步减弱。根据阶段调整的优先级被确定性地映射到R10循环经济层次结构上,生成了一个CADMID R10矩阵,将战略优先级与循环干预逻辑和决策节点处的明确利益相关者责任联系起来。在替代几何距离公式下的鲁棒性测试确认了主要指标在聚合逻辑中的稳定性。结果表明,在早期阶段集中进行预防性的现场资源利用和任务规划,在中期阶段巩固协调和实施机制,在后期阶段激活合规和恢复策略。最终的SVF-CADMID-R10架构将可持续性优先级与制度权威、时间影响力和循环顺序联系起来。该框架以基于文献的重要性作为结构治理相关性的操作指标,并为未来整合运营关键层提供了支持。

引言

在地球-月球地月区域部署人类栖息地是实现长期人类存在的重要一步,超越了近地轨道。本研究将地月栖息地定义为在地球-月球系统内运行的轨道或自由空间基础设施,包括由近直线晕轨道和支持的相关转移网络所支持的架构(Nakamura等人,2023年;Zeng等人,2023年)。这些配置允许在承诺大规模表面基础设施之前分阶段发展和逐步学习,而大规模基础设施可能会引入更高程度的环境改变和长期运营锁定(Guardabasso等人,2023年)。尽管轨道微重力环境和月球表面部分重力环境之间的物理条件不同,但这些配置需要连贯的可持续性治理、结构化的资源策略和协调的生命周期管理。本研究开发的框架在治理和架构决策层面运作,能够在保持地月系统内统一优先级逻辑的同时,针对轨道或表面应用重新校准指标权重。
地月空间中的大规模基础设施引入了结构路径依赖性。早期的架构承诺会影响数十年的材料流动、治理模型、供应链结构和技术标准。在缺乏生命周期结构化优先级架构的情况下,可持续性目标可能会以碎片化或反应性的形式嵌入,从而在充分评估战略权衡之前就形成不可逆的经济和制度承诺。因此,可持续性作为一种前瞻性决策结构,必须嵌入到架构定义、制度排序和长期治理设计的层面。
地球以外的长期居住需要技术可行性,这与协调的经济模型、结构化的治理机制、环境保护策略和社会上合法的运营架构相结合。现有文献通过互补的分析视角探讨了这些维度,包括外星定居点的治理和政治体系形成(Schmidt和Bohacek,2021年;T. Wójtowicz,2021年)、激励长期规划的全球风险框架(Avin等人,2018年)以及太空定居点的伦理和哲学理由(Munevar,2019年;O’Neill等人,1978年)。这些贡献提供了概念深度和规范基础。然而,先前的研究通常将可持续性维度、治理机制、循环经济原则或生命周期规划作为单独的分析领域进行探讨。在地月栖息地部署的背景下,能够整合指标构建、定量优先排序、生命周期调节、循环经济运营化和利益相关者排序的形式化决策架构仍然不完善。
现有研究提供了必要的概念和技术基础。开发一个将文献衍生的可持续性构建转化为可复制的生命周期治理工具的集成框架,通过将多标准优先排序与CADMID阶段排序和R10循环策略实施相结合,在明确利益相关者责任的基础上推进了该领域的发展。这样的架构使决策者能够将可持续性优先级与制度权威、时间影响力和循环干预逻辑在系统成熟阶段对齐。
以生命周期为导向的可持续性提供了一种结构化机制来解决这一差距。循环经济视角通过分阶段的结构化和资源循环利用逻辑将可持续性嵌入系统开发中。CADMID生命周期涵盖了概念、评估、设计、制造、服役和处置阶段(Ponce等人,2025年)。R10循环经济层次结构通过从拒绝和重新思考到回收和再利用的运营策略进行了补充(José等人,2017年)。这些框架为生命周期推理提供了结构支持。需要一个正式的优先级层次来对竞争性的可持续性目标进行排序,并在依赖阶段的治理环境中连贯地对其进行排序,包括数据主权、透明度、可审计性和制度弹性的保障措施。
本研究开发了一种基于生命周期的战略可持续性工具,用于地月栖息地的部署,该工具在统一的治理架构中整合了指标构建、情景条件下的模糊优先排序、生命周期重新分配和循环经济映射。定义了四个可持续性维度:经济、社会、环境和技术。指标源自最新研究,并通过结构化的文献编码程序进行操作化(Maldonado-Romo & Aldape-Perez,2021年)。方法论流程按顺序进行:首先,使用五级语言重要性尺度对指标进行形式化和编码;其次,在可持续价值框架(SVF)下进行基于情景的聚合,以表示替代的战略合理性(Hart等人,2003年);第三,应用模糊TOPSIS方法,使用三角模糊数生成优先级指标层次结构(Chen,2000年);第四,通过替换欧几里得距离、曼哈顿距离和切比雪夫距离指标来检验几何鲁棒性;第五,通过时间加权机制在CADMID生命周期中对优先指标进行调节;第六,将结果通过CADMID R10映射转换为与利益相关者责任结构对齐的阶段依赖性循环建议。
该框架通过将文献衍生的可持续性构建转化为定量排序的指标来操作化,随后在生命周期阶段进行调节,并转化为循环干预策略。这种结构建立了多标准优先排序与生命周期治理实施之间的明确联系。指标根据时间方向进行组织,并与CADMID阶段对齐,以定义决策时机和责任分配。每个生命周期阶段对应于一个明确的利益相关者配置,明确了系统演变过程中的权威、协调接口和责任。R10层次结构指定了与每个阶段和利益相关者集相关的主导循环策略,生成了一个整合了产业成熟度、循环经济逻辑和治理排序的结构化部署路线图。
本研究的主要贡献是形式化了一个SVF-CADMID-R10决策框架,该框架将文献衍生的可持续性重要性转化为生命周期循环治理建议。结果结构作为任务规划者和机构行为者的可持续性门户架构。定义了循环干预点,在这些点上,R10策略与从概念定义到生命周期结束管理的责任实体一起嵌入到生命周期决策节点中。多标准优先排序、战略价值导向、利益相关者对齐和生命周期治理的整合在一个可复制的分析结构中,推进了面向长期未来的可持续性规划方法。
第2节总结了第3节中随后操作化的指标架构的概念和技术基础。第4节介绍了多标准方法论和生命周期重新分配逻辑。第5节讨论了优先级结果和治理整合。第6节进行了总结并概述了未来的研究方向。

章节摘录

可持续地月栖息地发展的最新进展

可持续地月栖息地的发展需要对地球-月球系统内长期定居点的可行性有结构化的理解。大规模的外星基础设施引入了在材料流动、制度架构、技术标准和技术适应路径方面的持久承诺。最近对自给自足的外星定居点的分析将可行性概念化为一个多维构建,整合了资源自主性、治理成熟度等要素

指标选择和操作化

在第2节中合成的构建基础上,本节将可持续性原则转化为一个操作指标架构,旨在捕捉地球-月球地月系统中的长期结构承诺。选择的指标代表了影响可扩展性、治理稳定性、环境封闭性和技术韧性的构建

生命周期决策方法

本研究实施了一个结构化的生命周期决策框架,将文献衍生的可持续性重要性转化为地月栖息地发展的操作建议。分析序列整合了在SVF下的情景条件模糊聚合、模糊TOPSIS优先排序、SVF-CADMID时间加权下的生命周期调节,以及通过CADMID R10映射与利益相关者对齐的操作转换

讨论

生命周期行动规划方法的实施产生了四个可持续性维度上的连贯优先级模式。分析序列整合了在三种几何度量下的情景条件模糊聚合、模糊TOPSIS优先排序和SVF-CADMID生命周期调节

结论

本研究通过将模糊多标准优先排序、参数化生命周期重新分配和循环经济运营映射整合到一个统一的SVF-CADMID-R10结构中,形式化并实施了一个用于可持续地月栖息地部署的生命周期治理架构。该框架将文献衍生的可持续性重要性转化为阶段调整的决策建议,使架构承诺、制度权威和循环策略保持一致

CRediT作者贡献声明

Javier Maldonado-Romo:撰写 – 审稿与编辑、撰写 – 原稿、可视化、验证、软件、方法论、调查、资金获取、正式分析、概念化。Pedro Ponce:撰写 – 审稿与编辑、监督、方法论。Luis Montesinos:撰写 – 审稿与编辑、可视化、监督、方法论。

资金声明

未收到任何资金

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文报告工作的竞争性财务利益或个人关系。
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