中国空间科学技术

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航天器威胁规避自主决策规划方法研究综述

高婉莹, 吴健发, 魏春岭

中国空间科学技术 2024, 44 (4): 71-89. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2024.0059

摘要（517）

PDF（pc）（2018KB）（1590）

随着空间碎片累积，巨型星座部署，以及太空竞争加剧，当前轨道威胁数目持续增长，对航天器的安全稳定运行造成了严重威胁。研究航天器面向轨道威胁的自主规避决策规划技术，对于保障空间资产安全具有现实而迫切的意义。面对突发高动态、时变多约束、信息不完全/不完美、多类型威胁并发的复杂轨道威胁场景，航天器自主规避决策规划的研究存在一系列实际挑战。针对非对抗性与对抗性两类轨道威胁，从决策建模、策略求解、动作规划及智能决策规划等关键技术入手，系统梳理了航天器自主规避决策规划的研究现状。在此基础上，结合待解决的难点问题，从建模、求解以及应用角度，对未来的研究发展方向提出一些建议，为航天器自主决策规划方法的进一步研究与发展提供参考。

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柔翼结构飞行器智能控制系统关键技术与途径

贾贺, 刘靖雷, 马可瑶, 闫云龙, 裴晓燕, 刘海烨, 王永滨

中国空间科学技术 2024, 44 (4): 59-70. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2024.0058

摘要（331）

PDF（pc）（2366KB）（710）

柔翼结构飞行器具有轻质、空间集成、重复使用、有较大的阻力面积和升力系数等优点，可实现巡航飞行、低速驻空、再入返回、气动减速、定点归航、着陆缓冲等功能，是当前的研究热点。智能控制系统是柔翼结构飞行器飞航与回收着陆系统的核心技术之一，结合智能技术在控制系统中的应用研究与工程实践，对柔翼结构飞行器智能控制系统及其技术特征进行了分析；介绍了刚-柔组合体一体化控制与仿真、环境感知与健康状态在线评估、航迹规划与跟踪飞行控制、集群飞行控制、着陆与缓冲智能控制、智能硬件容错与重构等关键技术。对柔翼结构飞行器智能控制系统的未来发展进行了思考，提出了飞行环境的智能及柔性感知、气动参数的在线识别、多任务模式自主执行及控制系统的演进学习等发展建议，通过对智能控制技术持续不断地研究与实践，为柔翼结构飞行器系统的研制提供强有力的支撑。

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基于综合效能的低轨异构星座优化设计方法

刘思阳, 潘瑞雪, 李任飞, 蒙涛

中国空间科学技术 2026, 46 (1): 59-72. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2026.0009

摘要（124）

PDF（pc）（8845KB）（102）

异构星座采用不同功能、轨道和载荷的异构卫星组网，其核心能力取决于对地覆盖能力、稳定性与综合成本。对综合效能最优的异构巨星座设计方法进行研究，攻克卫星覆盖能力非线性叠加、漂移轨迹差异化耦合以及巨星座大量参数寻优的难题。在J₂和大气阻力摄动下，通过半长轴的线性与二次拟合建立半长轴衰减的高效计算模型，推导升交点赤经与纬度辐角的相对漂移补偿方程。以制造发射综合成本最小化为优化目标构建复杂优化模型，包含重访时间、成像分辨率、覆盖稳定性等多维覆盖约束，以及有限燃料、可选卫星、多任务阶段等多源工程约束。通过原理分析实现关键变量降维，构建基于遗传算法的最小成本标称构型参数优化算法。耦合构型设计与控制方案形成全周期闭环设计框架，实现标称构型优化、局部补偿、燃料规划及控制方案的协同。针对低轨星座30°(N)~0°(N)纬度带覆盖任务（重访时间≤10min，分辨率≤1m），优化构型的成本较传统均匀构型降低26%～30%，且重访时间随地面纬度的波动减小，此优势在近全球覆盖等大纬度跨度场景下进一步扩大。建立的异构巨星座综合设计范式能够实现覆盖效能与综合成本的协同优化，星座规模扩大时具备可扩展性，可支撑千星级星座在应急遥感、全球物联网等场景的高效设计，降低全生命周期的综合成本及设计难度。

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面向手机直连的低轨卫星网络通信技术

李静玲, 王显煜, 甄立, 孟庆治, 梁薇, 穆桐, 崔涛, 李倩, 崔万照

中国空间科学技术 2026, 46 (1): 1-12. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2026.0005

摘要（435）

PDF（pc）（2682KB）（304）

为突破传统地面通信覆盖限制，构建全时全域无缝连接的手机直连天地一体化服务能力，对手机直连低轨卫星网络通信技术进行了系统性研究。首先阐述了手机直连卫星的应用背景、概念与内涵，继而给出了手机直连低轨卫星的网络架构，以及手机直连卫星所服务的个人与企业用户的业务特征及指标要求。针对手机直连低轨卫星三类主要技术路线的发展趋势、优劣势及技术演进进行了具体分析，并指出其发展面临的频谱资源严重受限、链路受限与功率失衡等关键问题与技术挑战，重点阐述了手机直连低轨卫星网络需要突破的频谱资源优化、5G/6G标准化协议演进、超大规模星载天线以及卫星网络资源高效管控关键技术。最后面向未来6G新型业务应用需求，提出了天地一体化网络架构、人工智能（AI）、天基算力网络以及无线通感算融合6G技术对于手机直连低轨卫星网络的新型赋能。上述系统性的阐述与分析，为手机直连低轨卫星网络通信技术的发展提供了切实可行的研究方向。

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面向地月空间开发的频率轨道国际规则与申报使用态势

孙茜, 刘慧梁, 王冀莲

中国空间科学技术 2024, 44 (3): 80-88. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2024.0041

摘要（402）

PDF（pc）（3908KB）（741）

地月空间频率轨道等战略资源的开发与利用已成为主要航天大国间角力的焦点，但以地球为中心的国际规则体系无法满足日益增长的地月空间频率轨道使用需求。国际政策法规的模糊性加剧了资源的竞争态势，造成航天器之间潜在的频率干扰风险，国际规则制定正处于非常关键的机遇期、窗口期。针对国际政策与地月空间开发需求不匹配的问题，对地月空间频率轨道资源申报与使用的国际规则现状进行了研究，给出国际电联、空间频率协调工作组等政府间或非政府间组织关于地月空间活动频率使用的现行规定。以美国阿尔忒弥斯探月计划为例，分析了典型探月系统实践过程中对国际频轨政策法规的合规情况。此外，详细分析了全球探月系统频率轨道资源的申报与使用特点及未来发展态势。最后，结合国际月球科研站与载人登月的建设目标，提出了现行规则下合规申报与高价值资源论证储备策略，以及与工程建设相匹配的资源国际合作建议。

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基于MBSE的面向大规模星座的卫星系统敏捷设计

贾晓冬, 崔玉福, 刘静宇, 李春光, 刘朋雨, 曹丽君, 辛旭

中国空间科学技术 2026, 46 (1): 48-58. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2026.0008

摘要（202）

PDF（pc）（11103KB）（162）

针对低轨巨型星座大规模批产背景下，传统基于文档的卫星系统设计方法存在系统性不足、迭代效率低、批量测试困难等问题，旨在构建基于模型的系统工程（MBSE）的卫星系统敏捷设计方法，以实现设计流程的高效迭代与批量验证，满足大规模星座短周期研制需求。研究采用多层次模型复用架构与增量开发模式相结合的技术路径：首先构建系统级-分系统级-单机级的三级模型体系，通过元模型基础库、单机单元库与卫星架构库的多层次复用机制，实现设计经验的模型化固化；其次提出基于用例的增量开发模式，将需求变更映射为场景迭代，通过SysML模型实现需求到指标的动态传递；最后建立基于系统验证模型的批测试设计方法，构建测试用例与需求的关联矩阵，实现设计与测试的全链路闭环验证。以光学遥感卫星批产项目为案例，通过模型输入参数迭代、分系统方案权衡及总体指标验证，完成方法的工程验证。应用验证表明，该方法使卫星方案论证效率提升约80%。提出的MBSE敏捷设计方法通过模型复用机制实现了设计经验的数字化传承，基于用例的增量开发模式解决了需求变更的高效响应问题，测试闭环机制提升了大规模星座的批量验证能力。研究成果为卫星系统工程的数字化转型提供了可推广的技术框架，拓展模型在卫星批产全生命周期中的应用深度。

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金星探测气球技术研究

杨眉, 付宸锐, 薛淑艳, 张正峰, 魏雲飞

中国空间科学技术 2026, 46 (1): 97-110. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2026.0003

摘要（154）

PDF（pc）（10409KB）（126）

首先基于地球探测气球工作环境界定了金星探测气球的组成和类型，然后梳理了金星大气环境特点及对探测气球技术的影响。随后聚焦于金星大气环境下探测气球的关键技术难点，在已有金星气球和地球气球技术的基础上，分别对吊舱设计、囊体设计、能源设计、温度控制、高度控制、空中展开充气等技术要求和技术途径进行了研究。针对高层和低层金星气球研究了金星大气环境特点，提出研究方向建议，从总体设计角度为中国金星探测气球研究和任务科学实施提供了参考。

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小行星探测器轨道计算的动力学研究

王宏, 鄢建国, 樊敏, 李海涛

中国空间科学技术 2024, 44 (4): 111-118. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2024.0062

摘要（373）

PDF（pc）（1959KB）（587）

针对中国即将开展的小行星探测活动中面临的轨道计算动力学问题进行研究。分析了小行星探测器轨道计算的需求，并对小行星轨道计算中涉及的时空参考系进行了描述，然后对轨道计算所需考虑的动力学模型进行了讨论，并给出了各类摄动加速度的计算公式。最大的是太阳引力加速度，约为10^-6km/s²；最小的是小行星本体摄动加速度，约为10^-12～10^-13km/s²。利用欧空局Rosetta探测器的实测数据对动力学模型精度进行了验证，结果表明4天弧段位置互差约15m，速度互差约0.44mm/s，动力学模型精度可靠。本研究可以为中国小行星探测活动轨道计算提供参考。

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盘缝带伞附加质量计算方法研究

姜添, 戈嗣诚, 王一行

中国空间科学技术 2024, 44 (4): 161-172. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2024.0067

摘要（174）

PDF（pc）（9480KB）（518）

传统的降落伞附加质量研究方法是基于理想伞衣形状假设，总结经验公式和附加质量系数，并未开展附加质量具体确定方法的相关研究。对此，建立了盘缝带伞流固耦合仿真与附加质量计算的联合仿真方案，提出了一种三维伞衣重构策略以及针对复杂构型的附加质量数值计算方法。分析了充气阶段盘缝带伞附加质量的构成要素，认为在0~0.6无因次充气时间内，单独盘部分的附加质量与整伞基本相等，且符合传统经验公式的数学模型；在0.6无因次充气时间之后，提出了一种有缝杯体模型，该模型在相应时间内对降落伞附加质量的拟合效果良好；研究了有缝杯体模型的开缝结构和高度半径比与附加质量的相关性，并提出了一种盘缝带伞附加质量修正经验公式，该公式有助于提升超声速降落伞充气阶段动力学仿真的计算精度。研究成果可为盘缝带伞充气过程的高精度建模与分析提供支持与参考。

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面向多星协同任务规划的自适应教学优化算法

刘严, 刘国华, 温治江, 胡海鹰

中国空间科学技术 2026, 46 (1): 73-82. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2026.0010

摘要（115）

PDF（pc）（5680KB）（64）

针对低轨大规模星座协同观测任务规划中动态适应性不足的问题，提出一种自适应教学优化算法。在教学优化算法的教与学框架下通过引入自适应机制和混合学习策略，采用时变教学因子和精英导向机制优化教阶段，采用混合学习策略改进学阶段，动态平衡全局探索与局部探索能力。通过仿真验证，自适应教学优化算法在任务完成率和运行时间上均优于改进遗传算法和改进差分教学优化算法，在大规模高复杂度多星协同任务场景下相对基线算法任务完成率可提升6%与16%，适用于高维离散优化问题。算法在任务完成率、运行效率及鲁棒性上具有综合优势，可应用于低轨星座协同观测任务。

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回合制轨道博弈中MCTS算法的改进与应用

郑鑫宇, 张轶, 周杰, 唐佩佳, 彭升人, 党朝辉

中国空间科学技术 2024, 44 (5): 75-82. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2024.0075

摘要（275）

PDF（pc）（3370KB）（558）

航天器回合制追逃博弈中的变轨感知延迟使得微分对策法求解困难，基于深度强化学习的博弈算法可解释性弱，在工程上的运用仍存在风险。针对航天器回合制追逃博弈问题，提出了一种预测价值积累的蒙特卡洛树搜索（PVA-MCTS）算法。该算法基于航天器轨道运动的可预知性，对博弈过程中的决策价值进行预测并积累，解决了航天器回合制追逃博弈奖励稀疏、时间跨度大的问题，采用的自适应扩展方法提升了学习效率。将其用于求解航天器回合制追逃博弈问题，并与蒙特卡洛树搜索（MCTS）算法求解得到的结果对比，结果表明PVA-MCTS算法对追踪航天器和逃逸航天器分别有约27.6%的追捕用时缩短和约6.8%的逃逸时间延长。该算法的提出可加快推进后续轨道博弈技术在非合作目标接近、碰撞规避等领域应用的落实落地。

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嫦娥五号探测器热平衡试验方案设计与实现

宁献文, 蒋凡, 陈阳, 张栋, 王玉莹, 薛淑艳

中国空间科学技术 2021, 41 (6): 132-137. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2021.0090

摘要（346）

PDF（pc）（4036KB）（517）

针对嫦娥五号探测器热平衡试验中面临的难题，在分析以往国内外航天器热平衡试验技术现状基础上，依据验证充分、有效与全面的原则，构建出一套探测器热平衡试验方案，提出一种基于“专用红外吸收式空间外热流模拟方式”的热平衡试验方法，设计了典型试验工况，同时优化了试验技术流程。地面热平衡试验结果结合在轨飞行数据表明：热平衡试验方案能够有效验证热控设计的正确性，专用红外吸收式外热流模拟装置偏差造成的温度影响不超过2℃，热平衡试验工况设置合理，技术流程优化，热分析模型相关性工作可使热分析模型更加准确可信。

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磁屏尺寸对霍尔推力器性能影响的仿真研究

徐宗琦, 田雷超, 王平阳, 华志伟, 杭观荣

中国空间科学技术 2023, 43 (4): 43-51. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2023.0052

摘要（240）

PDF（pc）（6134KB）（220）

磁屏作为霍尔推力器磁路系统的重要组成部分，其尺寸对磁感应强度分布具有重要影响。为探究其中的影响规律，以一台低功率霍尔推力器为研究对象，首先采用Maxwell有限元方法软件对磁屏在不同的轴向和径向尺寸下形成的磁场进行仿真，结果表明一组尺寸使推力器磁场位形达到最优。然后以该尺寸作为设计标准，采用PIC方法对霍尔推力器在阳极电压及气体流量分别为200V及0.8mg/s条件下放电通道内等离子参数分布进行仿真。最后根据离子速度和数密度等参数，计算得到推力器的推力、阳极比冲和阳极效率分别约为6.9mN、880s及41.89%。该仿真为霍尔推力器的磁场设计提供理论依据，为未来的实验研究提供数值参考。

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近月空间星座轨道设计方法

陈诗雨, 倪彦硕, 彭兢

中国空间科学技术 2024, 44 (3): 15-29. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2024.0035

摘要（2346）

PDF（pc）（9757KB）（2714）

结合未来月球探测任务对中继通信及月面导航的需求，提出一种近月空间星座轨道构型设计方法。首先梳理了中继通信、月面导航、建设及维护成本三个方面的星座设计指标，并应用层次分析法确定了各项指标的权重，给出综合评价指标；充分考虑近月空间轨道资源，分析各类轨道的性质，初步筛选适合部署星座的轨道类型；提出一种近月空间星座建设路线，分三个阶段逐步实现全月的100%四重覆盖；依次设计三个阶段的星座构型，对每个阶段，比较不同的构型方案，选择综合评价指标最优的构型方案。基于上述方法得到了近月空间星座建设方案：第一阶段部署2颗椭圆冻结轨道卫星，可为月球南极极区提供全时对地中继通信；第二阶段部署6颗椭圆冻结轨道卫星、2颗近直线晕轨道卫星、1颗L2晕轨道卫星，可为月球南极极区提供全时导航定位，并为全月面提供全时对地通信；第三阶段部署4颗椭圆冻结轨道卫星、2颗近直线晕轨道卫星、1颗L1晕轨道卫星、3颗远距离逆行轨道卫星，可为全月提供全时导航定位。对全月任一点，该星座的几何精度衰减因子小于5的时间至少占72%，可长时间为全月面提供高精度导航定位。相较于现有文献，该近月空间星座设计方法考虑的轨道类型更丰富，星座性能指标更全面，且创新性地提出了分阶段的近月空间星座建设方案。

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小波分析在GPS卫星故障检测中的应用

何立文, 李新国

中国空间科学技术 2017, 37 (6): 56-. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2017.0084

摘要（994）

PDF（pc）（1373KB）（1707）

目前基于扩展卡尔曼滤波的残差卡方检测法已在接收机自主进行GPS卫星故障检测方面得到广泛应用，但该方法存在依赖系统数学模型、检验延迟等问题。文章提出一种基于小波分析的GPS卫星故障检测法，利用小波分析在时频域表现出良好的细节处理特性，将GPS接收机的可测数据即伪距观测数据和位置定位数据作为处理对象，进行多尺度下的分析，通过识别异常点来判断故障的发生。仿真结果表明，该方法具有高效灵敏、简洁直观、易于工程实现等特性，有助于保证导航系统的可靠性和稳定性。

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远距离大容量连续无线功率传输的机遇与挑战

李明, 董士伟, 石德乐

中国空间科学技术 2023, 43 (3): 1-13. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2023.0033

摘要（506）

PDF（pc）（1058KB）（930）

远距离大容量连续无线功率传输是支撑空间太阳能开发利用和碳中和目标实现的未来可行路线之一。首先介绍了远距离连续大功率无线功率传输的应用需求和当前面临的发展机遇，针对具体应用提出了对该技术的具体需求；然后论述了国际范围内远距离连续大功率无线功率传输的最新研究进展。结合发展态势和应用需求，阐述了技术发展到目前所面临的挑战，并针对这些挑战提出了发展建议。

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空间目标天基光学定位方法综述

李瑶, 陈忻, 饶鹏

中国空间科学技术 2024, 44 (2): 1-15. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2024.0017

摘要（675）

PDF（pc）（6075KB）（1512）

近年来空间目标定位领域不断结合网络协同、多模融合等探测技术，发展迅速。其中，基于天基光学探测的定位方法以隐蔽性好、测量精度高的独特优势在民用和国防领域应用广泛。为了分析不同情景下适用于不同类型目标的定位方法，针对基于天基光学探测的空间小目标定位进行综述。首先介绍天基光学探测技术的发展、空间目标的分类和特点以及空间目标定位的概念。然后着重分析适用于空间“小、弱”目标的单星和多星定位方法，并对近年提出的异质传感器联合定位展开说明。最后，依据成像过程建立空间目标定位误差分析模型，分析定位精度的影响因素占比并根据现存问题做出总结和展望。

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星载SAR辐射定标及其精度分析

陶满意, 纪鹏, 黄源宝, 姜岩

中国空间科学技术 2015, 35 (5): 64-70. DOI: 10.3780/j.issn.1000-758X.2015.05.009

摘要（1250）

PDF（pc）（3082KB）（1359）

随着星载合成孔径雷达（SAR)应用需求的发展，为了观测目标的物理特征，可以利用辐射定标技术获取更加精确的目标后向散射系数信息。主要完成单通道单极化条带成像模式下辐射定标及其精度分析，首先从雷达方程出发，进行严格的数学推导研究单通道单极化条带模式辐射定标技术；其次给出通过对已知雷达散射截面积的目标的观测，得到SAR图像上的灰度值与绝对的雷达散射截面积之间的关系；采用测量定标常数的方法，并基于辐射定标流程建立辐射精度误差模型和计算公式，重点研究了短期相对定标和长期相对定标中各因素对精度的影响。而且针对定标常数对绝对定标精度的影响给出了详细说明，指出星载SAR系统需要定期地完成系统修正。最后以TerraSAR-X卫星为例进行了计算验证，结果表明辐射精度预估值与实测值相差小于0.05 dB。

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一种用于深空导航定位的新型DOR信标

甘江英, 舒逢春, 吴亚军, 童锋贤, 郭绍光, 吴徳

中国空间科学技术 2022, 42 (2): 91-98. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2022.0026

摘要（255）

PDF（pc）（5835KB）（316）

甚长基线干涉测量（VLBI）是深空探测器导航定位的重要手段之一，深空探测器的VLBI观测通常采用差分单程测距（DOR）信标和双差单程测距（DeltaDOR）测量体制，精确地测量深空探测器相对于河外射电源的角距。相位杂散是影响DeltaDOR测量精度的主要误差源之一，针对这项误差研究了一种基于伪随机噪声调制方式的新型DOR信标（PNDOR），开展了信标的设计实现，从时域和频域角度分析了Gold码带宽及多项式、整形滤波系数和DOR信号调制指数的优化方法。 PNDOR信标可有效削弱相位杂散效应，提高DeltaDOR测量精度，满足中国未来深空探测任务高精度导航定位需求。

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中长波红外SNSPD及其天文应用探讨

徐鼎言, 陈奇, 张蜡宝, 吴培亨

中国空间科学技术 2026, 46 (1): 83-96. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2026.0011

摘要（110）

PDF（pc）（6814KB）（58）

超导纳米线单光子探测器（Superconducting Nanowire Single-Photon Detector , SNSPD）是一种性能优异的可扩展到中长波红外的单光子探测器，十分符合行星宜居性探测等天文观测任务，满足观测物质辐射波段广、信号能量弱、极低暗计数等要求。本文介绍了SNSPD的主要光响应模型，将SNSPD性能参数与天文探测指标之间建立联系，概述了SNSPD在中长波红外波段扩展的历程，从材料、工艺、器件结构、光学吸收增强结构、阵列规模等角度分析研究方向和难点，并对其在天文探测领域中的应用如激光雷达、系外行星光谱检测等进行可行性讨论，最后总结展望了中长波红外SNSPD的发展方向，点出了继续扩展波长、信噪比提升、小型化等仍需解决的问题。目前SNSPD已经在29μm波长处实现了饱和的内量子效率，但距实现百万像素阵列、高探测效率器件仍有较大距离。随着微纳加工技术和制冷技术的进步，得以畅想星载高效中长波SNSPD阵列器件。

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