中国空间科学技术

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月面科研站分布式能源系统研究

袁勇, 赵晨, 曹彦, 刘志强, 胡震宇

中国空间科学技术 2023, 43 (6): 32-42. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2023.0081

摘要（540）

PDF（pc）（3965KB）（925）

月面科研站是月球科研站的月面探测集群，由多个任务单元组成，包括月面的指挥控制中枢、月面/月地通信系统、月面能源系统以及各个探测任务单元。能源系统是月面科研站的重要组成部分，为了高效地配置、调度和运维能源系统，提出了昼间以光伏发电为主、夜间核电系统进行能源补充的分布式能源系统方案。对月面科研站的分布式能源系统开展研究，分析了各个任务平台的发电能力、分析科研站的用电需求和各种载荷用电特点，对月面科研站分布式能源系统的体系构架进行了对比分析，优选星形构架的分布式科研站能源系统方案。提出10kW级长期载荷供电方案和系统构成，对月面科研站能源系统的关键技术和建造方式进行分析，能够应用于后续月面科研站的能源系统建设和组织运维。

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地球静止卫星电推进轨道保持策略优化

蒯政中, 沈红新, 李恒年, 何清波

中国空间科学技术 2018, 38 (3): 69-75. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2018.0027

摘要（742）

PDF（pc）（5162KB）（754）

针对电推力器控制弧段长、传统轨道保持计算常用的脉冲假设不能适用的问题，提出了静止卫星轨道保持的平运动动力学模型和长期控制策略优化方法。由于轨道保持控制的是平均轨道要素，文章提出了一种基于春分点轨道要素的高精度平根外推动力学模型，与STK-HPOP模型比对高度吻合；提出了综合考虑轨道东西和南北控制的耦合控制优化模型，设计了基于序列二次规划的优化求解方法。仿真算例中研究了二推力器配置的静止卫星4周轨道保持问题，仿真结果表明，该方法可以优化长期轨道保持控制策略。

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对GEO卫星在轨加注的服务航天器组网方案优化

蒙波, 徐盛, 黄剑斌, 李志, 庞羽佳, 韩旭

中国空间科学技术 2016, 36 (6): 14-21. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2016.0067

摘要（941）

PDF（pc）（1873KB）（1118）

对地球静止轨道（GeosynchronousOrbit，GEO）卫星在轨加注燃料以延长其工作寿命蕴含着巨大的经济价值，而执行加注任务的服务航天器在轨组网方案直接影响在轨加注任务全局。文章以GEO卫星为在轨服务对象，开展了提供加注服务的航天器最优组网方案研究。提出了1个燃料存储站加N个加注飞行器的服务航天器体系架构，燃料存储站承载大量燃料，长期在轨稳定运行；加注飞行器机动运行，执行对GEO卫星加注任务，当加注飞行器燃料不足时，返回燃料存储站获取燃料。燃料存储站的质量、运行轨道，加注飞行器的数目、质量与运行轨道、对GEO卫星提供加注的加注飞行器任务分配等是组网方案研究的重点，建立了以对GEO卫星加注任务的响应时间短、服务系统成本低为互斥评价准则的服务航天器组网方案的多目标优化设计数学模型，分析了组网方案优化问题的求解方法及流程，采用多目标粒子群算法对服务航天器组网方案进行了优化设计，通过分析一组非支配优化设计结果对于2个互斥评价准则的平衡性，提出了1个燃料存储站加4～6个加注飞行器的服务航天器最优组网方案。

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极低轨卫星关键问题探讨与发展展望

王伟宗, 崔玉福, 陈志远, 张舒, 张广川, 贾晓冬, 贺碧蛟, 刘丽芹, 武迪, 何贵勤

中国空间科学技术 2026, 46 (3): 77-93. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2026.0038

摘要（442）

PDF（pc）（5576KB）（494）

作为衔接临近空间与外太空的“第五空域”，极低轨域在超高分辨率遥感、低时延高信噪比通信及民生应急保底等方面具有传统轨道难以比拟的综合优势，是各航天强国重点布局的前沿领域。受大气阻力显著、环境扰动剧烈等特有约束，当前极低轨卫星面临“留不下、稳不住、用不好”的核心瓶颈。针对长周期业务化运行需求，系统梳理了极低轨卫星的关键技术体系与发展路径：在环境认知方面，探讨了多手段环境探测技术及高精度大气模型的构建方法；在平台技术方面，重点分析了以吸气式电推进为核心的先进动力系统、气动特性仿真与减阻设计、应对强时变非线性扰动的智能轨道与姿态控制策略以及高通量原子氧防护技术；在载荷与信息处理方面，阐述了适配极低轨环境的低延迟通信、亚目标级高分遥感载荷以及星上信息处理技术的发展现状。分析表明，极低轨开发亟需跨越从仿真验证到工程应用的鸿沟，未来应聚焦吸气式电推进样机研制、一体化气动减阻设计、高精度姿轨控等关键技术攻关及在轨飞行验证，为新一代空间基础设施的构建与应用提供支撑。

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中国空间太阳能电站发展综述

侯欣宾, 董士伟, 石德乐, 王立, 李明

中国空间科学技术 2026, 46 (4): 11-26. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2026.0054

摘要（313）

PDF（pc）（19585KB）（278）

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。

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GEO/IGSO混合区域导航星座的设计与优化算法

徐哲宇, 杜兰, 刘志豪

中国空间科学技术 2021, 41 (2): 19-30. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2021.0018

摘要（474）

PDF（pc）（6882KB）（537）

区域导航星座能够以较低成本和较短时间获得目标区域导航能力，且地球同步轨道是构建非极区区域导航星座的重要轨道类型。提出一种基于GEO（地球静止轨道）和IGSO（倾斜地球同步轨道）的区域导航星座设计方法。基于星下点轨迹特性构造对称星座设计参数和优化参数集，并考虑地球扁率长期摄动影响，计算星座轨道参数。以导航服务区的统计GDOP（几何精度因子）为目标函数，利用差分进化算法构建星座优化模型。以印度IRNSS的7星星座为例，仿真检验了设计和优化算法的正确性，讨论了IRNSS星座优化构型和轨道类型选取。本方法采用的对称星座设计参数少，能够提升GEO/IGSO混合区域导航星座的全局优化效率，为后续非对称星座快速提供最佳星数和构型设计。

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宏微空间机械臂运动控制方法综述

尹旺, 王翔, 王为, 刘冬雨

中国空间科学技术 2023, 43 (4): 13-23. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2023.0049

摘要（551）

PDF（pc）（5711KB）（739）

由于单一的机械臂不能满足日益增长的空间任务需求，为了提升机械臂的综合性能如快速响应、高精度和大负载，世界各航天大国开展了宏微机械臂的研制工作。综述了国际空间站和中国空间站上宏微机械臂的发展现状，分别从分时独立控制和协调控制两种操作模式下对宏微机械臂系统的运动控制进行了归纳总结。当宏微机械臂采用分时独立的控制模式时，可将其等效为柔性基座机械臂，并从反作用最优控制、主动阻尼控制和末端轨迹跟踪控制三方面对柔性基座机械臂的控制算法进行了分析研究，为中国空间组合机械臂的在轨操作提供了借鉴意义。最后，对空间宏微机械臂的动力学建模和运动控制进行了展望。

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铰接式空间桁架结构动力学建模研究

薛永刚, 鱼则行, 张大羽, 马小飞, 王辉, 陈国辉

中国空间科学技术 2026, 46 (3): 215-223. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2026.0048

摘要（348）

PDF（pc）（4144KB）（417）

针对传统动力学建模方法因忽略实际铰链多自由度刚度而导致铰接式大型桁架结构动力学预测存在偏差的问题，对考虑完整铰链刚度特性的广义梁单元建模方法及其试验验证进行了研究。在经典铁木辛柯梁理论框架中，通过引入基于实测参数的完整铰链刚度矩阵，构建了能够表征铰链力矩传递特性的修正动力学模型。首先，设计铰链刚度测试实验，系统获取铰链在六个自由度上的刚度参数；并基于实测参数建立了修正的有限元分析模型，并通过对一个五周期单元的铰接式三角形桁架开展系统的模态实验，以验证模型准确性。模型验证结果表明：采用修正模型计算得到的前两阶弯曲模态频率与实验测量值吻合良好，相对误差均控制在10%以内；对比分析进一步证实，相较于传统理想铰链模型，修正模型能显著提升动力学特性的预测精度，凸显了铰链刚度对整体结构动力学行为的实质性影响。基于铰链刚度测试-仿真的联合建模方法，有效解决了因忽略铰链刚度而产生的模型系统性偏差问题，为航天器大型桁架结构的高精度控制和优化设计提供了可靠的数值仿真结果与理论支撑。

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“神舟六号”载人航天飞行获得圆满成功

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中国空间科学技术

摘要（1274）

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一种微波及毫米波滤波器的精确设计方法

李胜先;傅君眉;吴须大;

中国空间科学技术

摘要（2194）

介绍了一种微波及毫米波滤波器精确设计方法:由滤波器的原型参数,导出滤波器的广义阻抗变换系数;采用模匹配法或耦合积分方程技术等数值算法精确计算各个耦合结的S参数,进而转换成广义阻抗变换系数;通过插值,获得满足原型要求的滤波器各个耦合结的结构尺寸以及谐振腔长度,将结构参数代入模匹配程序、HFSS或CST软件进行分析,分析结果与预期值一致。设计了26GHz矩形波导带通滤波器,模匹配法和HFSS以及CST软件的仿真结果、测试数据与设计要求一致,说明该种设计方法是有效的。

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一种基于窄带雷达的低轨空间目标识别方法

陈文彤;刘朝军;张汉华;陈曾平;

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摘要（1739）

通过分析低轨空间目标的姿态运动对窄带回波脉冲数据的调制,表明低轨空间目标窄带回波脉冲数据信号的相位比幅度包含了更多的目标特征信息。采用小波分析从实测窄带相参回波特性数据的相位中,估计低轨空间目标的整体运动趋势,判别低轨空间目标的粗略类型,并通过大量实测数据的实验结果验证了该方法判别低轨空间目标粗略类型的有效性。

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并联蒸发器环路热管实验研究

向艳超;李劲东;张加迅;

中国空间科学技术

摘要（1791）

采用并联蒸发器环路热管作为传热元件,并联冷却管辐射器作为散热部件,建立了包括热量收集、传递与排散的环路热管(LHP)集成试验系统,并进行了实验研究。实验结果表明:在并联蒸发器LHP系统中,蒸发器按顺序先后启动是其稳定的启动方式;在LHP运行过程中,当LHP工作在可变热导模式下,只有一个液体补偿器中保持汽液两相状态,并控制着LHP的运行温度,另一个液体补偿器则被充满液体,且处于过冷状态;在总热负荷不变的情况下,随着热负荷在蒸发器之间的分配不同,LHP的运行温度改变。当LHP工作在固定热导模式下,LHP的运行温度只与总热负荷有关,而与热负荷的分配情况无关。

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低轨卫星移动系统的点波束确定算法

刘严静;刘刚;吴诗其;

中国空间科学技术

摘要（2077）

根据星座空间几何基础,以及卫星对地面的覆盖情况以及点波束的形状,通过建立数学模型,提出了地面终端确定所在点波束的仿真算法;并以典型的低轨卫星移动系统Globalstar为仿真背景,仿真得出了与实际系统参数接近的结果,验证了算法。

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航天器交会飞行设计方法研究

朱仁璋;汤溢;李颐黎;林彦;

中国空间科学技术

摘要（1696）

针对半自主飞行追踪星,阐述航天器交会总体设计方法。根据对接点的地理位置范围、共面轨道倾角以及目标星轨道周期与追踪星入轨点地理位置,确定交会飞行时间和两星初始相位差范围。考虑最小轨道机动动力要求与飞行轨迹安全性等因素,并兼顾地面测控条件,设计追踪星远程导引段与相对导航段的轨道机动与飞行轨迹,特别是选择与比较不同的初始轨道、调相轨道与漂移轨道以及保持点停泊时间与最终逼近段飞行时间等交会飞行要素,调整飞行时间、相位差与对接点位置,确定最佳交会飞行方案,完成空间交会任务。

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基于双星系统定轨的数学方法

王炯琦;周海银;赵德勇;吴翊;

中国空间科学技术

摘要（1825）

通过对双星系统定轨原理的分析,结合卫星的动力学模型,采用联合多时刻观测系统的数据融合方法,得到了一种解算卫星轨道状态的解析方法,同时还给出了误差传递方式。该方法不需要标称轨道,计算方便。理论分析和仿真计算表明,方法确实可行,且定轨精度有所提高。

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对异面椭圆轨道目标航天器的长期绕飞轨迹设计与控制

周文勇;袁建平;罗建军;

中国空间科学技术

摘要（1922）

研究了绕飞卫星对异面椭圆轨道目标航天器进行长时间绕飞观测的轨道设计与控制问题。首先建立了适用于目标航天器运行在椭圆轨道上的长期绕飞轨迹设计模型;得到了绕飞轨迹以目标航天器为中心且保持封闭的条件。然后,考虑绕飞轨迹安全性和完成任务的相对距离需求,针对具体目标设计了长期绕飞观测轨道。绕飞过程中存在的摄动和误差影响会使绕飞轨迹不能保持封闭,不满足任务需求,为此采用双脉冲方法对绕飞轨迹进行控制。仿真结果表明,对运行在异面椭圆轨道上的目标航天器,所建立的绕飞轨迹设计模型和轨迹控制方法可以用于长期绕飞轨迹设计与控制中。

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提高卫星自主导航精度的滤波算法和仿真

张春青;刘良栋;李勇;

中国空间科学技术

摘要（1914）

如何实时准确地对系统误差进行估计和校准提高基于“地-日-月”测量的卫星自主导航精度的一个重要途径。针对这一问题,将系统误差作为新增的状态向量,设计了轨道参数状态与系统误差状态解耦估计的两步滤波算法,该算法在估计轨道参数的同时校准系统误差,数学仿真结果表明,采用文章所提出的滤波算法可以将自主导航的位置精度从10km(3σ)量级提高到300m(3σ)左右。

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宽带多媒体通信卫星多波束覆盖国土的优化研究

唐劲飞;闫忠文;

中国空间科学技术

摘要（2045）

覆盖和染色方案的确定是研究多波束通信的前提。通过研究中国大陆区域的六边形覆盖和频率分配(染色)问题。根据建立的覆盖模型和分析,利用MATLAB提供的函数和地图信息设计了覆盖求解算法,解决了覆盖问题,并给出了染色方案。最后对进一步研究提出了展望。

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卫星密封舱湿度控制技术的应用研究

张加迅;李劲东;孙耀赤;

中国空间科学技术

摘要（1944）

通过实验验证和热力学分析相结合的方法,对卫星密封舱湿度控制技术进行了应用研究。由卫星的热试验和在轨飞行试验可知,通过利用相机胶片的水汽含量、设置湿控子系统及进行临射前舱内湿度调控等方法,能够使卫星密封舱内局部区域的相对湿度控制在30%~60%的范围内,满足相机要求。通过研究可得,热控系统所采取的卫星湿度控制技术是成功的,保证了卫星任务的圆满完成。

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分布式SAR超分辨成像的卫星编队构形优化设计方法

冉承其;

中国空间科学技术

摘要（1984）

编队构形设计是分布式卫星系统总体设计的关键问题,提出了一种编队构形优化设计方法。针对主星带辅星群体制分布式合成孔径雷达(SAR)超分辨率任务,从优化系统效能的角度出发,将满足超分辨性能的时间比率和分辨率改善因子作为编队构形优化设计的目标函数,以基线矢量为中间变量,建立了目标函数与编队卫星轨道根数的关系,并采用遗传算法求解。对不同卫星数目的编队系统进行了优化设计仿真,并与干涉车轮和钟摆编队构形方案进行了分析比较,数值结果验证了该优化设计方法的有效性和正确性。该设计方法还可改变优化目标函数,以适应用户的任务要求。

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