高分辨率对地观测系统重大专项是《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006－2020年）》中确定的16个重大专项之一，从2002年提出到2022年完成实施评估，历时20余年，突破了多种平台、多种载荷关键技术，构建了高分辨率对地观测体系，大幅度提升了中国高分辨率数据自主获取及应用服务高效保障能力。本文以专项全周期实施实践为研究对象，回顾概念缘起、方案论证方法，分析专项重大技术突破，总结专项在产品开发、系统构建、产业推动、体系工程等方面取得的重大成就。并结合对地观测领域的发展趋势，对中国相关技术未来发展进行展望，提出超高性能、超宽范围、超大规模、超强智能等发展方向，有力支撑航天强国建设。

作为在空间进行大规模太阳能收集、转化并通过无线方式将电能传输到地面电网的航天工程，空间太阳能电站正在重新得到美国、日本、韩国、英国、澳大利亚等航天大国及有关国际组织和私营公司的广泛重视。中国从2006年开始在空间太阳能电站领域正式开展了持续的深入研究，已取得了国际瞩目的研究成果。回顾了中国空间太阳能电站领域20年的主要发展历程，重点介绍了中国分阶段空间太阳能电站发展路线图建议、具有中国特色的国际代表性空间太阳能电站创新设计方案以及在空间高压大功率发电与电力管理、高效无线能量传输等关键技术方面取得的重要成果，并提出进一步围绕空间太阳能电站关键技术的在轨验证和分阶段规模化应用发展建议，为中国开展以太空数据中心等为代表的更广泛的空间太阳能开发与利用奠定基础。

为应对月球低重力、强辐射、大温差、月尘污染及地月通信时延等极端约束，解决载人月球科研试验站长周期、广域化、高强度科研作业的问题，提出一种适配月面环境的人机协同作业框架。系统分析月球探测任务特征及人、机器人在月面作业中的核心价值，明确人类在未知场景判断、精细操作、故障处置、现场应急决策等方面的不可替代性，以及机器人在重复性作业、重体力劳动、危险区域作业、广域覆盖探测中的辅助优势。基于人员驻留、科研试验、资源开发、服务保障四大功能场景，完成人机任务分层分配，确立各个功能场景和任务的初步分工原则。以人机协同探测为典型任务，构建由人服系统、载人增压移动舱、机器人、月面与地面支持系统组成的协同探测体系，设计感知、决策、规划、操作四层信息交互架构，划分指令控制、决策管理、同意管理、例外管理四级协同等级，并给出兼顾安全与效率的协同模式选择流程。该人机协同模式可充分发挥人与机器的互补优势，为中国后续月球科研试验站建设与高效运行提供参考。

为了对海洋盐度探测卫星综合孔径辐射计在轨功能、性能实现情况进行分析，针对发射前载荷系统地面验证试验以及在轨后开展的功能性能测试结果进行了详细研究。发射前，综合孔径辐射计开展天线方向图测试、暗室点源成像、温控试验及航空飞行试验等地面验证工作，验证了载荷系统的工作原理与核心功能有效性。在轨测试阶段，对综合孔径辐射计的成像功能、幅宽、灵敏度及盐度反演精度等功能性能进行了系统测试，结果显示：成像功能正常，地面幅宽达到956km，灵敏度达到0.91K，海水盐度单次测量精度达0.28psu，时空平均处理后精度提升至0.097psu。研究表明，综合孔径辐射计的地面试验验证充分、在轨功能性能表现优异，成功实现优于0.1psu的盐度探测精度，为全球海洋盐度动态监测提供了关键技术支撑。

随着重复使用运载器追求更高性能，须在设计上引入包含季节和地理等动态效应的高精度大气模型，取代当前广泛应用的年平均统计的标准大气模型，实现高精度评估飞行热环境偏差。利用美国TIMED卫星SABER载荷在2002-2018年16年间采集的大气参数，针对中国所在区域典型纬度上空的大气中间层上层（70km和80km），开展了以典型月份为区间的大气参数统计分布对飞行器热环境的影响研究。通过标准大气模型的结果归一化，获得了纬度变化和季节变化对中间层上层高速飞行的热环境影响规律，偏离标准大气模型的分布特征。结果显示：赤道地区季节性对大气分布几乎无影响，极端性的高热流和低热流均出现在高纬度地区，期望的波动范围接近标准大气模型预测热流的53%，标准大气加固定偏差的工程设计方法难以覆盖这种真实的复杂变化趋势。

超声速降落伞是深空探测任务中的关键气动减速装置，其柔性伞衣具有非线性大变形的特点。伞衣形态对超声速降落伞的气动性能、力学特征均有重要影响。而伞衣幅数对柔性降落伞的充气与变形有重要影响，但机理尚不明确。为研究伞衣幅数对超声速降落伞充气展开与气动特性的影响规律，使用任意拉格朗日欧拉流固耦合方法对16、24和32幅数的盘缝带伞与锥形带条伞进行了数值模拟研究。结果表明：盘缝带伞在幅数由16增加至24幅时各项参数基本不变，但继续增加至32幅时，充气时间显著缩短，阻力系数明显增大，侧向力系数大幅增加。与盘缝带伞不同，锥形带条伞随幅数增加充气时间持续缩短，开伞动载持续增大，阻力系数增幅较小，侧向力系数变化不大。综合比较发现，伞衣幅数的影响具有非线性特征，增加伞衣幅数有利于改善充气与阻力性能，但须注意过多的幅数会导致盘缝带伞侧向力系数变大、锥形带条伞开伞动载显著增大。

星地微波无线能量传输是空间太阳能电站的关键环节之一，微波能量发射阵列完成直流到微波能量的转换、微波能量发射以及微波能量波束的指向控制。作为星上载荷设备，空间太阳能电站微波能量发射阵列对轻量化和高集成度有较高要求，针对应用需求开展了轻量化微波无线能量发射阵列样机设计研究，基于机电热一体化优化设计理念，将天线结构、热控、集成电路及电缆等关键组件进行集成化设计，形成了一个集支撑保护、热控、电磁性能、电源管理等多种功能于一体的综合结构体系。设计实现了空间微波无线能量传输发射阵列样机，并开展了试验验证。基于机电热一体化优化设计研制的样机口径尺寸为1m×1m，实测面密度为19.9kg/m²，发射功率密度874.9W/m²，波束指向精度0.102°。结果表明，在确保波束性能稳定的前提下，显著提升了微波能量发射阵列集成度，并大幅降低能量发射阵列面密度指标。样机的成功研制提高了微波无线能量发射阵列的技术成熟度，为微波无线能量传输星地在轨试验以及未来空间太阳能电站的建设提供了技术支撑。

针对小尺寸小行星抵近探测任务，对小行星附近晨昏轨道的搜索方法与稳定性影响因素进行了研究。建立了综合考虑小行星不规则引力、太阳光压及太阳引力摄动的高精度动力学模型。基于序列二次规划（SQP）算法，构建了一套以轨道半长轴长期稳定性为核心的优化模型，用于搜索小行星附近晨昏绕飞轨道，并分析了不同工况对轨道稳定性的影响。数值仿真成功搜索到30m级小行星的稳定晨昏轨道族，其分布与理论平衡点趋势一致，验证了方法的有效性。不同工况的分析发现：密度与尺寸减小、自转加快将降低轨道稳定性，自转倾角对稳定性影响显著但无单调规律；在四种典型形状中，近球形小行星的最小稳定轨道半长轴更小、稳定性更高，哑铃形小行星则相反。研究建立的高精度动力学模型与简洁优化方法，可适用于强摄动环境下不规则小行星引力场中晨昏轨道的搜索与分析，具有较高的实用性，不同影响因素的分析可为后续探测任务提供定性参考。

作为最重要的非引力作用，Yarkovsky和Yarkovsky-O'Keefe-Radzievskii-Paddack（YORP）效应共同影响着近地小天体（Near-Earth Objects，NEOs）的轨道演化，其在小天体物理属性约束和撞击风险评估中是重要的考量指标，在近三十年被广泛用于精确轨道预测及解决一系列行星科学问题。从Yarkovsky和YORP效应的基本原理和理论模型出发，给出直观实例揭示作用本质，对比了针对同一问题的新旧研究区别，阐明了不合理结论的可能解释以及可改善的研究方法，并对近期的观测发现进行了总结。通过对近地小天体的轨道动力学和物理特性详尽研究来重构太阳系早期环境，回答行星形成和演化问题，这已经在过去的研究中得到实现，但依然存在诸多不足，因此其将继续作为未来工作的重要目标。 

低延时、高精度的卫星轨道是低轨导航增强、巨型互联网星座等低轨卫星大规模应用的关键，因此研究基于Galileo高精度服务（HAS）的低轨卫星自主实时定轨对其大规模应用具有重大意义。评估了GPS与Galileo的广播星历及HAS产品的精度，并基于国产低轨卫星平台星载GNSS观测值对实时定轨性能进行了研究和验证。首先以GPS LNAV、Galileo INAV广播星历及同期Galileo HAS改正信息为数据基础，系统评估了HAS产品的可用性与精度，分析结果表明Galileo卫星的可用性均达到95.0%，而GPS仅能达到85.9%。GPS和Galileo卫星轨道HAS产品精度均优于10cm，钟差误差标准差均优于0.3ns，轨道与钟差精度较广播星历显著提升。进一步使用HAS产品，基于国产卫星平台星载GPS与Galileo观测数据，开展低轨卫星实时精密定轨性能评估，基于星载GPS观测值的实时定轨切向、法向、径向、三维精度分别为8.9cm、4.1cm、4.2cm、10.7cm，而基于Galileo观测值的实时定轨各方向精度则分别为7.4cm、3.7cm、4.4cm、9.5cm，较使用广播星历的三维实时定轨精度分别提升了58.5%、30.1%，定轨精度得到了显著的提升。通过顾及空间信号测距误差参数补偿后，基于GPS与Galileo广播星历的实时定轨精度分别提升42.9%与24.4%，而基于HAS产品的实时定轨精度提升效果有限，仅能分别提升4.5%与10.4%。研究表明，基于Galileo HAS精密产品的低轨卫星实时精密定轨达到10cm级定轨精度，能够实现高精度的低轨卫星自主实时轨道更新，可为低轨卫星实时高精度应用提供轨道位置数据支撑。

针对不同电离层活动环境下低轨卫星精密定轨问题，提出了一种顾及电离层时空约束的星载GNSS非组合数据处理方法。基于Sentinel-6A实测星载GNSS观测数据，系统对比了无电离层（IF）组合与4种顾及不同电离层时空约束的非组合策略在磁静与磁暴期间定轨性能。结果表明：在磁静期间，4种非组合策略定轨精度优于IF组合；观测较少时，附加先验改正并顾及电离层时域约束策略表现更佳；观测充足时，附加先验改正并顾及电离层时空约束策略表现更优，其GPS/Galileo组合定轨三维均方根（3D RMS）误差达到5.11cm。在磁暴期间，各电离层策略定轨精度均有下降，但IF组合表现更为稳健，平均仅降低约3%，其GPS/Galileo组合3D RMS达到5.64cm。收敛速度方面，4种非组合策略的GPS/Gaileo组合解基本相近且均优于IF组合，其中附加先验改正同时顾及电离层时空约束策略在磁静期间约为215s，磁暴期间增至约286s。相关研究成果可为不同电离层环境下的LEO卫星精密定轨策略优化提供参考。

轮系航天器的机动性能主要由动量轮构型与分配律决定，复杂的分配律容易导致动量轮转速指令不连续等情况发生，从而引发可靠性问题，因此工程应用最为广泛的是伪逆分配律，然而目前伪逆分配律下的动量轮构型优化没有参考准则。为了解决这一问题，针对配置4个相同动量轮且金字塔构型的航天器，论证得到角速度与角加速度包络，提出一种动量轮构型优化的方案。首先把伪逆分配律转化为一个关于各轮角动量的线性代数约束条件，采用空间解析几何方法与线性系统理论，首次证明了伪逆分配律下角速度与角加速度包络均为八面体；接着证明了最优金字塔方位角为零度，把姿态路径参数设计问题转化为一个寻找直角三角形内的最大正方形问题，进而得到了解析形式的边长极值与对应的金字塔倾斜角；最后通过比较各个对称轴布局下的边长极值大小得到最优布局形式。仿真案例研究表明，经过安装角优化后角速度包络与角加速度包络比倾斜角54.74°的经典安装可增大27.2%，经过对称轴筛选后包络可增大71.9%。研究方法考虑了实际工程中应用最为广泛的动量轮构型与分配律形式，研究结果为航天器实际可用的最大机动性能问题分析提供了完整的理论依据，为机动过程目标姿态路径的最大角速度与最大角加速度参数设计提供了精确的参考标准，为动量轮构型优化提供了完善的设计步骤。

近直线晕轨道是地月空间航天器的一种典型任务轨道，其独特的动力学特性使得工程上需要设计出覆盖航天器寿命的长期稳定运行和低能耗保持轨道。针对高精度动力学模型下近直线晕轨道对初始参数敏感、数圈轨道后易发散等难点，提出了一种基于多重打靶拼接的长期近直线晕轨道设计方法，其基本原理是将轨道拆分为若干个可以用多重打靶进行星历模型转换的小段，分别将其用多重打靶转换至星历模型下，然后再利用多重打靶将其逐渐拼接起来，最终形成完整的长期星历参考轨道。在此基础上，通过基于靶点法的低能耗保持控制策略分析了长期轨道保持代价，进而可评估所设计轨道的性能。对L1、L2两种情况的仿真分析表明，所生成的近直线晕轨道持续时间能达到15年以上，年轨道维持代价工程上可以接受。所提出的设计方法适用于地月空间L1、L2的长期近直线晕轨道生成，满足航天器全寿命轨道设计要求。

地外探测移动机器人巡视探测是拓展探测广度和深度的有效方式。针对地外天体松软地表易导致移动机器人通过性风险问题，揭示土壤力学特性与可通过性的内在关联。对地外探测移动机器人通过性与土壤力学特性关系进行了试验研究，并完成了贝氏仪原位测量试验与地面样机移动试验，定性揭示了土壤力学特性参数（内聚模量、摩擦模量、压缩指数、剪切模量）与沉陷量、滑动率的关系，并对比了不同颗粒模拟土壤（平坦地形粗沙和平坦地形细沙）的可通过性。试验结果表明，上述土壤力学特性参数是影响土壤可通过性的关键参数，土壤力学特性参数与土壤承压剪切性能及可通过性正相关，验证了基于沉陷量与滑动率的土壤可通过性间接评估方法对非几何障碍风险识别的有效性，初步揭示了土壤颗粒形态及成份与土壤可通过性之间的内在关联。

针对高轨多颗非合作目标星同时抵近大型卫星问题，提出了一种单星护卫机动策略的分层优化方法。首先，通过非合作目标星抵近构型参数和任务约束来描述护卫场景，并构建护卫星依次访问多目标星的任务规划模型；然后，采用贪婪局部搜索与自适应粒子群结合的分层框架，对访问序列与时间参数进行优化；最后，通过数值仿真验证提出的方法。结果表明，对不同目标数量（不超过8颗）及抵近构型的问题，分层优化策略均可实现秒级求解，成功率近100%，综合性能优于作为对比的五种算法。研究揭示了抵近任务时长、抵近时间差、相对位置等任务因素与护卫策略及总速度增量之间的内在关系，可为高轨卫星护卫任务设计与控制提供参考。

针对传统物理模型的方法难以有效捕捉复杂工况下的非线性、时变性退化问题，提出一种基于WPLSTMAttention的空心阴极时变温控下的剩余使用寿命（Remaining Useful Life,RUL）预测方法。首先，基于空心阴极的发射体蒸发失效机理，建立非线性时变维纳过程（Wiener Process,WP）模型；其次，采用长短时记忆（Long Short-Term Memory,LSTM）神经网络提取多源时间序列特征，通过温控下的多头注意力机制（Multi-Head Attention Mechanism，MHAM）分配退化敏感特征的权重，进而预测Wiener模型参数及退化趋势，并通过联合损失函数优化参数反向传播，实现物理-数据双驱动更新；最后，根据首达时间的概念，推导出剩余使用寿命的概率密度函数（Probability Density Function,PDF）。结果表明：较于单一物理或数据驱动模型，所提模型的均方根误差和平均绝对误差分别降低了22.81%和18.11%，验证了该模型在少样本场景下对LaB6空心阴极寿命预测的有效性和准确性。结论表明，通过将物理模型与数据驱动融合方法能更好的提高模型的预测精度和鲁棒性，为LaB6空心阴极寿命预测提供了新的方法路径和技术支撑。

对卫星遥感影像变化检测中，因区域、传感器差异导致的模型跨域泛化能力严重下降的问题进行了研究，旨在提升无监督场景下变化检测模型对未知目标域的适应能力。 提出了一种融合Swin Transformer与对抗性特征对齐的跨域变化检测网络Swin-CDCD。首先，构建了以孪生Swin Transformer为核心的特征提取主干网络，利用其层次化窗口注意力机制强大的长程依赖建模能力，显著增强了对遥感影像双时相变化特征的表示能力。进而，设计了基于自注意力的判别器，通过全局依赖关系建模精细化捕捉与对齐域间特征分布差异。最后，提出了双空间特征对齐（DFA）策略，创新性地对前后时相的整体特征及其差分特征进行联合对抗学习，有效提升了模型对真实变化区域的敏感性，并减少了由域偏移引起的虚检与漏检。在LEVIR-CD与WHU-CD数据集上进行的双向跨域实验（L2W与W2L）表明，所提方法显著优于现有的多种无监督域适应基线模型。具体而言，在L2W（LEVIR-CD→WHU-CD）和W2L（WHU-CD→LEVIR-CD）任务中，F1分数分别达到了82.71%和79.04%，交并比（IoU）分别达到了70.52%和65.35%，验证了在复杂跨域场景下优异的检测，精度与泛化能力。

针对民用卫星导航信号存在易受欺骗攻击的脆弱性问题，2024年日本准天顶卫星系统（QZSS）开始在L1C/A频点提供导航电文认证服务（QZNMA），大幅提升QZSS系统抗欺骗能力。针对QZSS椭圆曲线数字签名（ECDSA）认证服务的性能评估，研究了QZSS导航电文认证技术架构与认证协议，分析了基于ECDSA认证协议的认证电文生成及认证流程，同时进一步基于实测数据生成带有认证数据的模拟导航电文，并仿真验证了QZNMA认证服务性能。结果表明，QZNMA认证错误率为1.48%（BER=10-5）、认证时间间隔为240s、首次认证时间为260.71s，与Galileo公开信号电文认证服务相比，QZNMA存在明显差距。研究成果可为未来北斗卫星导航系统电文认证服务认证协议的选择提供参考借鉴。