中国空间科学技术

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大功率无电极高密度等离子体电磁推进概述

刘莉娟, 温晓东, 孙新锋, 张天平, 郭宁

中国空间科学技术 2019, 39 (5): 37-. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2019.0038

摘要（735）

PDF（pc）（4869KB）（1301）

无电极高密度等离子体电磁推进技术已成为未来深空探测、载人航天和货运、太阳能电站以及航天器在轨服务与维护等空间任务中极具竞争力的核心推进技术之一。在梳理不同无电极等离子体电磁加速机制基础上，开展大功率无电极高密度等离子体电磁推进技术性能对比，给出新概念无电极场反构型电磁推进技术向未来超大功率拓展的优势和发展潜力，同步分析了该技术亟需解决的关键基础问题，旨在为中国新概念场反构型电磁推进技术的研发提供理论基础。

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火星大气环境模拟装置设计及仿真分析研究

刘高同, 孙宇, 张磊

中国空间科学技术 2016, 36 (5): 65-. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2016.0059

摘要（1378）

PDF（pc）（6530KB）（2359）

对火星表面大气环境特性进行了研究，通过选取合适的计算方法并结合FLUENT流体有限元计算软件对火星表面稀薄气体内部环流进行了模拟仿真分析，提出了以动量源模拟风扇段内流的仿真方法，并进行了可行性讨论。进一步实现了针对圆柱形模拟装置多工况下的内部气体流场稳态和非稳态计算仿真，并对计算结果进行了分析讨论，为火星大气环境模拟装置的设计提供了技术支持和参考。

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飞行器大气再入过程中黑障缓解方法综述

喻明浩, 邱泽洋

中国空间科学技术 2022, 42 (2): 1-12. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2022.0016

摘要（582）

PDF（pc）（2375KB）（1751）

为了方便研究人员更好地掌握黑障的缓解方法及其研究现状，系统地介绍了目前航天领域中用于缓解黑障的多种技术方法。首先，简要介绍了黑障的成因以及研究现状，并阐述了电磁波在等离子体中的传播机理；其次，详细说明了14种黑障缓解方法的基本原理及其优缺点，这些方法包括改变空气动力学形状、引入正交电磁场、驻波检测法、提高入射频率以及太赫兹法等。随后，从功耗、尺寸质量、通信效果以及工程实用性等6个方面对每种方法进行了分类评估。最后，针对黑障问题后续的研究方向，提出了几点建议。

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一种低轨废弃目标的捕获与回收方案

王立武, 刘安民, 许望晶, 张青斌, 王广兴, 鲁媛媛

中国空间科学技术 2021, 41 (1): 84-90. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2021.0010

摘要（453）

PDF（pc）（4722KB）（786）

如何清除轨道上日益增多的废弃目标已成为国内外航天活动无法回避的现实问题和迫切需解决的问题。针对低轨道大型废弃目标回收问题，基于天基回收技术的概念，提出了一种新型组合式柔性捕获回收方案。使用空间绳网捕获废弃目标后通过充气式增阻离轨方式进行被动离轨，再利用充气式进入减速技术 (inflatable entry decelerator technology, IRDT)进行再入、减速并返回地面。根据方案建立了动力学模型，开展了仿真计算分析。仿真结果表明，该方案技术可行，可用于未来空间目标的捕获和回收。

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非合作目标智能感知技术研究进展与展望

牟金震, 郝晓龙, 朱文山, 李爽

中国空间科学技术 2021, 41 (6): 1-16. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2021.0076

摘要（1146）

PDF（pc）（1102KB）（2443）

智能感知是实现航天器在轨精细化操控过程的关键技术，是在轨服务技术智能化的重点发展方向之一。空间目标智能感知包括位姿测量、三维重建与部位识别等关键技术，涉及小样本、多模态、模型适应与高维数据等问题。从工程应用角度出发，对非合作目标智能感知技术的研究现状进行系统的梳理与总结。首先，总结典型非合作在轨感知系统与光学敏感器技术的发展现状；其次，归纳总结了非合作目标智能感知涉及的关键技术；最后，基于研究现状总结和关键技术分析，探讨了非合作目标智能感知目前存在的主要问题，并给出后续发展的建议。

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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（293）

PDF（pc）（2682KB）（235）

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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基于星光角距/激光测距的卫星组合导航方法

李代伟, 淡鹏, 贺波勇, 陈玉昌, 张银发, 石峰

中国空间科学技术 2022, 42 (3): 67-73. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2022.0037

摘要（376）

PDF（pc）（3629KB）（637）

为了进一步提高卫星天文自主导航精度，提出了一种利用激光测距辅助的天文组合导航方法。激光测距能够直接获取卫星到地面参考信标的高精度距离信息，在以星光角距为观测量的天文导航系统中引入激光测距辅助数据，可以拓展滤波器观测量的维度，从而改善滤波效果。由于组合导航系统为非线性系统，为避免泰勒展开线性化引起的二阶截断误差，采用UKF滤波方法进行组合导航系统信息融合。仿真结果表明，所提出的组合导航方法能够明显提升导航精度，改善滤波性能。

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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（504）

PDF（pc）（2018KB）（1445）

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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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（377）

PDF（pc）（3908KB）（681）

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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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（169）

PDF（pc）（9480KB）（431）

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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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（99）

PDF（pc）（11103KB）（115）

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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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（989）

PDF（pc）（1373KB）（1677）

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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椭圆轨道卫星异面空间碎片追击轨道设计与分析

刘笑, 黄京梅, 王蕊, 张小伟, 王静吉

中国空间科学技术 2026, 46 (1): 157-168. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2026.0015

摘要（54）

PDF（pc）（5004KB）（68）

针对大椭圆倾斜轨道卫星对异面空间碎片捕获燃料消耗较大的问题，设计了一种通过电推进行轨道面调整的轨道捕获策略。整个轨道捕获过程分三段进行设计。第一段先进行拱线变轨，然后采用单次椭圆或者双次椭圆转移策略在近地点或远地点施加有限推力控制，以较小的脉冲较快的时间调整至目标轨道，完成部分相位追击。第二段在轨道面交会处采用多圈次的连续小推力电推施加连续控制，进行轨道面的调整，进入目标碎片轨道面。第三段在拱点进行相位末端修正，并对第一段调整的半长轴偏差进行修正。通过详细的理论推导给出了整个轨道捕获策略的控制时机和对应的速度增量，并使用粒子群算法对第二段的点火次数进行了优化。最后，通过实例仿真，验证了该轨道捕获策略的有效性，经分析相同工况下使用电推进行异面变轨的燃料消耗为化推变轨的3.56%。

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等再入航程返回轨道模糊混合优化设计

陈伟跃, 王国军, 王阳, 陈蒙, 张治国

中国空间科学技术 2023, 43 (3): 43-54. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2023.0037

摘要（186）

PDF（pc）（3037KB）（223）

为了消除采用梯度迭代求解算法求解再入弹道优化问题时对初始值的依赖，减小遗传算法对种群数量和迭代次数的需求，采用模糊思想设计了改进的稳态遗传序列二次规划（GA-SQP）混合求解算法。针对等再入航程返回轨道设计问题，提出了初始种群的基因检测方法、基于模糊隶属度的评分函数建立方法和搜索过程中劣质基因的评分方法，考虑了过载超限时间约束、倾侧角翻转最大角速度限制等实际约束，给出了序列二次规划求解过程中再入点在瞄准点之后和制动时长过短的特殊情况下约束的处理方法。采用改进的稳态GA-SQP混合求解算法，可以实现近地轨道变高度返回的情况下等再入航程返回轨道设计。改进的稳态GA-SQP混合求解算法不依赖于初始值，种群数量较小，与未改进的遗传-序列二次规划算法相比迭代次数减少34.7%，计算速度和计算精度均达到工程适用程度。

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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（317）

PDF（pc）（2366KB）（631）

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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星地场景下基于RM编码的OTFS系统峰均比抑制方法

宋强健, 张馨月, 朱立东

中国空间科学技术 2026, 46 (1): 24-35. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2026.0002
优先出版日期: 2025-11-28

摘要（110）

PDF（pc）（8450KB）（58）

正交时频空(Orthogonal Time Frequency Space, OTFS)调制因其在高多普勒频偏环境下的可靠传输能力,已成为低轨卫星等高动态通信场景的关键技术。然而,作为多数波调制技术,OTFS信号的高峰均功率比(Peak-to-Average Power Ratio, PAPR)易导致功放进入非线性工作状态,产生信号失真,影响通信可靠性和稳定性。格雷互补序列因其特殊的定义,使得该序列的最大峰均比不超过3 dB。基于里德-穆勒(Reed-Muller, RM)编码与格雷互补序列之间的特殊联系,提出了一种基于RM编码的OTFS系统的峰均功率比抑制方法。在发射端,首先利用RM编码将原始比特流序列编码转换为格雷互补序列形式,再进行星座映射与OTFS调制,得到低峰均功率比的发射信号。在接收端,为了实现对这种特殊编码信号的准确译码,设计了一种两步级联译码算法,通过降噪选择译码与单项双系数译码的级联实现了对具有格雷互补序列的RM编码的纠错译码,保证了通信传输的可靠性。仿真结果表明,在低轨卫星通信场景下,该编码方法可以将OTFS系统发射信号的峰均功率比抑制在3 dB以内;相较于OFDM系统,OTFS系统具有更强的鲁棒性;两步级联译码算法实现了较高信噪比(>6 dB)下更高的传输可靠性。上述方案的提出不仅为OTFS调制技术在星地高动态通信场景中的应用提供了有力的技术支持,也为未来多数波调制信号的峰均比抑制提供了新的参考。

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面向低轨卫星的时延簇选择优化载波分离算法

张旭, 刘攀, 惠腾飞, 李加洪

中国空间科学技术 2026, 46 (1): 13-23. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2026.0006

摘要（82）

PDF（pc）（7569KB）（47）

面向低轨互联网卫星系统复合干扰分析与提取处理需求，提出一种基于时延簇选择优化的二阶盲辨识抗失真载波分离算法。该算法针对传统信号检测识别算法在多重载波混叠场景下处理能力的不足，采用盲分离处理方法实现针对多源混合信号的分离与提取，解决多信号时频混叠带来的特征模糊问题。在此基础上，进一步基于二阶盲辨识分离处理架构下观测信号的相关矩阵特征，进行时延簇初始选择优化及搜索步进调整，从而有效降低联合对角化搜索范围及运算量，提升载波分离精度及收敛速度。由仿真分析可知，相较于传统二阶盲辨识算法，所提出的抗失真载波分离算法在10dB信噪比条件下，能够实现分离相关系数及残差信噪比7.89%及20.81%的性能提升，且对信号类型不敏感。在算法复杂度方面，所提出算法能够以较低的时延簇选择优化计算代价，换取联合对角化处理收敛速度的显著提升，相较于传统基于QR分解的类Jacobi联合对角化算法，在10dB信噪比条件下，所需求解迭代次数降低10.97%，运算时间性能提升0.62ms，有效降低了分离处理所需的计算复杂度及实际运算处理时间。在不影响低轨卫星正常通信的前提下，能够实现针对复合干扰信号的高精度分离和快速提取，为后续信号识别处理及抗干扰方案决策提供基础。

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里德堡原子微波探测技术进展

冷晗阳, 岳鹏毅, 王磊, 贝晓敏, 宋洪婷

中国空间科学技术 2025, 45 (6): 46-61. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2025.0088

摘要（250）

PDF（pc）（18686KB）（288）

里德堡原子微波探测作为近年来涌现出的新型微波探测技术，相较于传统的偶极天线微波接收技术，具有探测灵敏度高、频谱覆盖范围广和前端小型化等突出优势，引起了无线通信、雷达探测和频谱感知等相关领域的广泛兴趣，目前正由实验室研究向工程应用研究过渡。通过总结分析里德堡原子微波探测技术的近年进展对其后续发展走向及未来航天应用进行展望。首先简要介绍了里德堡原子微波探测技术的基本原理；其次，从提升灵敏度、扩展频率范围、丰富探测参数和实用化通信四个方面综述了里德堡原子微波探测技术的国内外研究进展，展示其相对于传统接收机的特性和优势；通过总结里德堡原子微波探测技术的研究项目布局情况分析了不同技术特性的开发难度，指出中短期内超宽频谱覆盖范围和小型化前端的特性更容易开发，而颠覆性更强的极限灵敏度特性更适合作为长期目标；最后，从航天应用角度展望了里德堡原子微波探测技术在地球遥感、电磁频谱态势感知和抗干扰通信方面的应用前景，并分别讨论了各类应用中存在的不同技术难点。

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低轨巨型星座构型设计与控制研究进展与展望

阮永井, 胡敏, 云朝明

中国空间科学技术 2022, 42 (1): 1-15. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2022.0001

摘要（1416）

PDF（pc）（4662KB）（3173）

近年来低轨星座计划发展迅速，低轨巨型星座已成为全球争夺空间战略资源的“新战场”。首先，概述了Telesat、OneWeb、Starlink等低轨巨型星座计划的发展现状，以及中国互联网星座计划的基本情况。在此基础上，分别从星座的任务需求、覆盖特性、摄动补偿和备份策略4个方面，综述了星座的构型设计方法及其特点。然后，根据卫星从发射入轨到离轨整个星座构型的控制流程，梳理了低轨巨型卫星星座的初始化控制、保持控制、重构控制，以及卫星的碰撞规避控制和离轨控制的方法和特点。最后，对未来低轨巨型星座构型设计和构型控制技术的研究方向进行了展望。

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基于热模型相关性验证的火面环境热平衡试验

张冰强, 薛淑艳, 周晓舟

中国空间科学技术 2024, 44 (4): 142-152. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2024.0065

摘要（193）

PDF（pc）（8261KB）（349）

针对热平衡试验中难以综合模拟火面复杂多变服役热环境的困难，建立一种基于热模型相关性验证的热平衡试验方法。采用真空、低压变温自然对流和低压定温强迫对流验证相结合的方式，验证高低温条件下热分析模型的对流、导热、辐射网络系数和热容等参数，并由相关性检验后的热分析模型验证设计的正确性。结果表明，板温度高于气温11～86℃条件下（气温-91℃）的自然对流传热系数为0.19～0.57W/（m²·K），4～15m/s风速下的强迫对流换热系数为1.24～2.4W/（m²·K）修正后的热分析模型与试验结果偏差在±3.5℃以内。该方法在不完全模拟服役热环境条件下实现航天器热设计验证，提供有效的热分析模型，已成功应用于祝融号火星车热平衡试验。

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