中国空间科学技术

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中国通信卫星技术创新及未来发展

周志成, 李砥擎, 谭小敏, 陈东, 仲小清, 靳凡, 王兴龙, 陈余军

中国空间科学技术 2026, 46 (3): 34-46. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2026.0035

摘要（678）

PDF（pc）（5761KB）（1135）

通信卫星作为卫星通信系统的核心关键环节，其发展直接关乎着未来新一代通信网络构建和航天产业化建设。本文综述了国际通信卫星系统的发展现状；系统总结了近十年中国民商用通信卫星的技术创新及应用情况；分析了中国高通量卫星、手机直连卫星、卫星互联网技术与国外的差距；提出了“协同组网、星地融合、智能管控”的发展思路；提炼了未来中国通信卫星发展的高中低轨协同组网、星地融合通信网络、智能化资源动态管控、超大容量全灵活通信和高集成智能化平台等核心方向与技术。为中国新一代通信卫星发展、星地一体融合通信网络建设提供支撑。

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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（291）

PDF（pc）（5576KB）（344）

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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月球关键矿产资源开发利用技术与发展前瞻

何成旦, 李正伟, 王永军, 刘坤, 张衍, 石忠宁, 王琎, 李丽匣, 于瑞云, 冯夏庭, 李得天

中国空间科学技术 2026, 46 (3): 19-33. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2026.0034

摘要（180）

PDF（pc）（4791KB）（163）

月球蕴含着丰富的水冰、钛铁矿、氦-3等关键矿产资源，开发利用月球资源，对支撑深空探测任务可持续发展、解决未来地球资源枯竭问题、催生太空新经济模式等具有重大意义。对月球水冰、固体矿物、氦-3等关键矿产资源的储量与赋存特征进行了研究，梳理了月球资源开发利用过程中面临的重大挑战，包括极端月面环境的苛刻性、资源赋存状态的不确定性、能源供应体系的局限性、智能作业装备的可靠性等方面。在此基础上，回顾了月球关键矿产资源开发利用技术的研究进展，总结了月球资源全流程开发利用技术体系，提出了跨学科人才队伍建设、开发策略、技术验证、可行性、政策法规和国际合作模式等方面的发展建议。

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空间微重力组合体及其控制

于绍华

中国空间科学技术 2019, 39 (5): 49-. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2019.0039

摘要（947）

PDF（pc）（1448KB）（801）

空间微重力组合体是绳系卫星系统的升级版，有更强大的功能和应用前景。可是在无控状态下，新旧两款系统的留位（系绳伸出长度不变）和回收（系绳回卷收缩）运动都不稳定，必须置入有效的控制算法才能使其稳定运行。从绳系卫星的简化动力学模型入手，抓住微重力和动态运动中的惯性力相互关系，推导出基础型和扩展型的距离速率控制算法，简明有效地抑制这些系统的不稳定运动和改进空间组合体在轨交会对接控制技术。该算法也可应用于有分布质量和弹性变形的连续系绳的动力学模型以及其他更复杂的绳系卫星（家族）系统的控制中。

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陆地探测四号01星总体设计与技术创新

张庆君, 倪崇, 戴超, 刘立平, 唐治华, 舒卫平

中国空间科学技术 2025, 45 (1): 1-11. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2025.0001

摘要（1364）

PDF（pc）（8217KB）（1373）

为了解决低轨SAR卫星对观测区域成像幅宽小、重访时间长的问题，研制了陆地探测四号01星。其是世界首颗高轨SAR卫星，利用地球同步轨道的轨位优势，对同一地点的重访周期由低轨SAR的天级提升为小时级，幅宽由低轨SAR的百千米级提升为千千米级，可为及时、有效实施灾害应急响应提供有力支持。围绕高轨微波成像的新体制，解决了高轨微波成像、超大功率星载微波发射、超大口径星载天线、多体大挠性高精度姿态稳定控制、万瓦级强脉冲高品质电源、载荷与平台一体化高效热管理、高轨星地一体化精密定轨等一系列关键技术，实现了快重访、大幅宽、全天时、全天候的观测能力。通过分析在轨测试数据，卫星获取的高轨SAR图像纹理清晰，质量良好，可满足防灾减灾、国土资源勘查等领域使用需求。

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月面飞跃轨迹优化的最优协方差控制方法

苏文杰, 桂海潮

中国空间科学技术 2026, 46 (3): 130-142. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2026.0042

摘要（112）

PDF（pc）（7032KB）（145）

月面环境的不确定性以及测量信息误差可能会造成飞跃制导精度的下降。为此，提出了一种基于最优协方差控制的轨迹优化方法，将随机不确定性引入轨迹优化过程，提高了轨迹对不确定性的鲁棒性。首先，采用机会约束最优协方差控制对飞跃轨迹优化问题进行建模，以燃料最优为性能指标，将随机不确定性下的飞行器动力学建模为随机微分方程，并引入了机会约束描述状态和推力约束。而后，设计了序列凸优化算法求解优化问题。第一步，采用零阶保持器对动力学进行离散化，引入卡尔曼滤波对状态进行实时估计，结合闭环系统的不确定性传播分析，建立离散时间随机最优控制问题。进一步，根据高斯分布的统计特征，将机会约束松弛为确定性约束，结合序列线性化方法转化为凸约束。迭代求解上述步骤得到的凸问题可以得到原问题的近似解。为验证算法的有效性，以月面平地飞跃和陨石坑探测为例进行仿真测试，在相同的约束条件下与确定性优化得到的最优轨迹对比。结果表明，提出的方法得到的闭环最优轨迹的位置和速度的标准差约为2m和1m/s，名义轨迹燃料消耗相比于开环方法只增加了不到0.1kg，闭环轨迹燃料消耗小于线性二次型调节器方法（LQR）。因此，基于协方差控制的轨迹优化方法能够应对测量和动力学的随机不确定性，提高飞跃任务的着陆精度。

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星表自主移动作业机器人关键技术研究现状与发展趋势

高海波, 吴雨婷, 杨怀广, 丁亮, 杨林涛, 周如意, 邓宗全

中国空间科学技术 2026, 46 (3): 61-76. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2026.0037

摘要（140）

PDF（pc）（7243KB）（129）

随着深空探测任务的持续深化，星表探测已成为各国航天事业的战略重点。自主移动作业机器人作为科学探测与资源开发的核心载体，面临着复杂环境与多元化任务需求的双重挑战。通过系统梳理星表环境特性与现阶段星表主要任务，归纳了星表自主移动作业机器人的关键技术：面向崎岖地形的高性能移动控制、多源感知融合的定位建图与导航和面向协同作业的机器人集群控制，并结合国内外研究进展对其后续发展走向进行展望。首先，基于轮式和足式两种主流运动模式，综述了面向崎岖地形的高性能移动技术的研究现状与发展趋势，指出其正从通用化的被动适应，走向任务导向的构型创新与智能控制。其次，总结了SLAM技术与智能路径规划方法的研究进展，强调视觉、激光等多源感知的互补价值，揭示有关研究正经历从环境几何重建到场景语义理解的深刻转变，以支撑未知动态环境下的自主认知与决策。在集群协同方面，介绍了集中式、分布式与混合式控制架构的性能特征，并分析指出混合式架构是平衡系统效率与鲁棒性的未来方向；最后，从构型优化、智能决策与集群架构等方面，对未来星表自主移动作业机器人提出发展建议。

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卫星在轨故障案例与人工智能故障诊断

王亚坤, 杨凯飞, 张婕, 郭莉芳, 韩笑冬, 邢川, 王睿

中国空间科学技术 2022, 42 (1): 16-29. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2022.0002

摘要（1259）

PDF（pc）（1709KB）（1571）

减少卫星在轨故障，使卫星按设计寿命要求在轨执行飞行任务是卫星设计的一个重要课题。为了分析在轨卫星故障的原因，探索最新的卫星故障诊断方法，首先收集了2003～2021年卫星典型在轨故障案例，然后对卫星故障从不同的维度进行统计分析和相关性分析，包括卫星平台与卫星故障的相关性、卫星在轨时长与卫星故障的相关性等，最后介绍了基于人工智能的故障诊断研究，包括国内外应用的基于人工智能的卫星故障诊断系统和故障诊断方法，以及针对时间序列数据的人工智能故障诊断方法。本研究可以为今后卫星系统设计、避免故障发生提供指导。

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系外行星探测技术现状及发展趋势

邓湘金, 孟令晨, 杨孟飞, 屈玉福, 白崇延, 张龙, 林晨, 张杰

中国空间科学技术 2026, 46 (3): 1-18. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2026.0033

摘要（318）

PDF（pc）（6324KB）（226）

系外行星探测技术正经历由地基观测向空间观测、由搜寻发现向精细刻画演进的过程。综合分析了凌星法、视向速度法以及直接成像与干涉测量等主要探测技术的原理与应用现状，比较了不同观测手段在行星发现、轨道测定、大气刻画等方面的适用范围与技术瓶颈，总结了国内外近年来在轨与在研的代表性任务进展。结果表明，间接探测法仍在行星发现数量上占据主导地位，为行星分布特征与形成演化研究提供了重要支撑；而直接探测技术依托自适应光学、星冕仪、光学干涉等技术，已在系外行星高对比成像和大气光谱反演方面取得突破。以詹姆斯·韦伯空间望远镜为代表的红外成像任务实现了多波段行星光谱的直接测量，欧洲LIFE计划和中国觅音计划的推进标志着空间红外干涉探测进入毫角秒空间分辨率的新阶段。研究表明，未来系外行星探测将形成“地基-空间协同”“间接-直接互补”的技术格局，为宜居行星与生命特征信号的探测奠定坚实的科学与工程基础。

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编队飞行卫星群相对轨道摄动运动分析

黄美丽向开恒;

中国空间科学技术

摘要（2274）

编队飞行卫星群在运行过程中将受到各种摄动因素的影响,相对运动队形可能受到破坏而影响飞行任务的完成。针对中、低轨道编队飞行任务,分析了各种摄动因素对编队卫星相对队形的影响;导出了编队飞行卫星群相对队形的稳定条件;最后,结合稳定条件对典型编队队形进行了分析。

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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（426）

PDF（pc）（2366KB）（1182）

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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基于遗传算法的空间碎片集持续观测布局优化

王钰淇, 王鹏宇, 郭延宁

中国空间科学技术 2026, 46 (3): 232-243. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2026.0051

摘要（107）

PDF（pc）（14203KB）（88）

针对卫星集群规模持续扩大、空间目标类型动态变化导致观测任务优化解空间维度呈指数级增长的问题，对空间碎片多角度、全方位持续观测技术进行研究，旨在提升卫星集群在观测时域内的观测覆盖效能、算法收敛稳定性及多场景适配性。构建了空间碎片观测区域数学表征模型，实现目标被观测区域与盲区的精准量化。设计了一种改进遗传算法，通过搭配自适应变异策略、轮盘赌选择算子、观测任务适应度函数，实现卫星集群初始位置部署与视场实时指向协同优化，以获取观测时域内的碎片表面有效特征信息。通过地球同步轨道上设计的碎片分散与碎片集中两组任务场景开展仿真验证。仿真结果表明，相较于蜣螂优化算法，基于遗传算法的空间碎片集监测任务布局优化算法收敛效果提高了10%，在不同卫星规模、目标密度场景下均达到82%以上的持续有效观测覆盖占比，具备高覆盖效率、强收敛稳定性及全场景适配能力。该算法可满足不同卫星规模下稀疏至密集空间碎片集的高效持续观测需求，为卫星集群空间碎片持续观测任务优化提供技术支撑。

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关于单元表面吸收率的系统温度误差计算

张伟清;宣益民;韩玉阁;

中国空间科学技术

摘要（1804）

利用系统灵敏度理论和系统误差统计理论,通过引入辐射传递系数和角系数间的关系,针对漫发射、漫反射热系统,提出了关于单元表面吸收率的系统温度误差计算方法。以立方体内表面间的辐射换热为例,采用该计算方法对系统温度误差进行了计算。通过分析比较表明:采用该方法得到系统温度灵敏度具有较高计算精度,系统统计温度误差受实验次数影响,并且在均方差较小的情况下,系统统计温度误差之比等于系统温度灵敏度之比的绝对值。

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微小卫星姿态控制系统半物理仿真设计及验证

张世杰;曹喜滨;王峰;

中国空间科学技术

摘要（2373）

针对利用反作用飞轮作为执行机构的微小卫星姿态控制系统,详细讨论了基于dSPACE实时仿真机、单轴气浮转台、星载计算机及陀螺和反作用飞轮实物的卫星姿态控制系统半物理仿真的方案设计;并利用该系统对仅用反作用飞轮的卫星姿态大角度机动控制模式进行了半物理仿真验证。仿真结果表明根据陀螺和反作用飞轮现有精度,设计的大角度姿态机动控制算法能够满足分系统技术要求,同时验证了半物理仿真系统方案设计合理、可靠。

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Solar array design and verification for Tianwen-2

WU Yuemin, YU Jingjun, LI Xuli, YIN Xingyue, HAO Xiaoli, ZHANG Qiming, ZENG Fuming, ZHANG He

中国空间科学技术 2026, 46 (3): 181-191. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2026.0046

摘要（148）

PDF（pc）（7881KB）（159）

Tianwen-2 is China's first mission for near-Earth asteroid sampling and main-belt comet exploration. After analyzing the orbital environment and operational requirement, a circular flexible solar wing configuration is adopted, addressing key constraints including operation under low-intensity low-temperature (LILT) conditions, reliable stowage during launch, and long-term tension management. High-efficiency triple-junction GaAs solar cells are developed through bandgap engineering and edge passivation, achieving an average conversion efficiency >34% at 2.5 au. The blanket design uses a modular, mirror-symmetric layout with planarized circuits and lightweight backing to ensure reliable stowage. Thermal simulation and tension compensation are employed to manage internal stresses, while ultra-lightweight support structures and planar stress-relief interconnects maintain ribbon stresses below 80% of the fatigue limit. Simulation and ground testing confirm that the array meets the mission's power needs, with post-deployment verification validating its output performance and operational stability.

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一种改进的广义旁瓣相消的波束形成算法

张小飞;徐锟;徐大专;

中国空间科学技术

摘要（1984）

在分析传统广义旁瓣相消器(GSC)自适应波束形成的基础上,提出一种改进的广义旁瓣相消器的波束形成方法,即基于特征结构的GSC波束形成算法(ED-GSC),该算法在投影特征空间中引入了期望信号方向矢量,能在期望信号功率较大时保持自适应波束形成方法性能,又能在期望信号功率较小时(甚至为零)具有较好的波束保形能力,对噪声有很好的鲁棒性。仿真结果表明:ES-GSC算法在高、中、低的信噪比下都具有较好的波束形成性能,是一种性能优越的波束形成算法。

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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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对空间业务极化方式选择的考虑

高晓阳;

中国空间科学技术

摘要（1852）

回顾世界无线电通信大会对卫星广播业务规划修改的历程,并以国际电联的相关建议为基础,通过对实例的分析、比较,认为空间业务极化方式的选择应综合考虑载波的传输特性、空间业务的继承性、《无线电规则》的相关条款、是否有利于网络的兼容性以及易于用户接收设备的安装等因素。

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主星带辅星群干涉SAR编队设计的约束条件

黄海风;朱炬波;梁甸农;

中国空间科学技术

摘要（2023）

针对主星带辅星群干涉SAR的星载双站、斜视、空间基线等特点,从系统工作过程和测高性能分析角度出发,分别对主星带辅星编队干涉SAR编队设计的几个变量(主星与辅星群的距离、基线的长度和指向角)提出设计约束条件。对辅星回波时序、信噪比进行分析,得到主、辅星间距离设计的约束条件;对干涉测高精度进行分析,重点考虑空间基线去相关对干涉相位误差进而对测高精度的影响,给出基线长度和指向角与干涉测高精度的关系,得到基线长度和指向角设计的约束条件。仿真分析表明,由于干涉车轮和干涉钟摆编队是基于正侧视干涉几何提出的,它们的测高性能不是最优的。

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基于DEM的星载SAR图像模拟以及用于图像精校正

尤红建;丁赤飚;吴一戎;

中国空间科学技术

摘要（2319）

根据星载SAR的距离-多普勒成像原理对DEM的三维位置点进行成像几何位置的计算,然后根据经验公式给出了雷达后向散射系数的模拟方法。针对DEM格网间隔和SAR图像分辨率的不同,以及由于侧视成像雷达的特点而导致山区的迎坡和背坡模拟图像点密度不均匀等问题,采用了基于DEM格网点内插的算法。最后应用模拟的SAR图像和真实图像匹配来实现星载SAR图像的几何精校正处理。通过采用RADARSAT的实际图像进行了图像的模拟和几何校正,证明了方法的可行性。

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