中国空间科学技术

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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（395）

PDF（pc）（2366KB）（1060）

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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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（105）

PDF（pc）（6324KB）（80）

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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载人月面着陆起飞系统设计及关键技术研究

王翔, 朱恩涌, 刘扬, 侯振东

中国空间科学技术 2026, 46 (2): 1-11. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2026.0019

摘要（961）

PDF（pc）（8772KB）（1174）

月面着陆和起飞是载人月球探测任务中风险最高、难度最大的环节之一，直接影响任务成败和航天员安全。掌握和突破载人月面着陆起飞关键技术，是研制安全可靠载人月面着陆器的核心，能推动中国载人航天技术的整体进步。通过对载人月面着陆起飞任务需求进行分析，提出了中国载人月面着陆器系统方案，并根据系统方案详细分析了典型载人任务需求特有的着陆起飞关键技术，包括应急救生设计技术、超软着陆设计技术、月面稳定起飞技术及环月自主快速交会技术，分析提出了相应的技术途径和解决方案：提出了正常和应急起飞燃料最优的环月轨道设计方法、适应多约束变目标的应急上升与交会对接一体化规划方法，有效支持载人月面着陆起飞过程任意时刻安全返回；提出了考虑羽流热、着陆冲击、着陆稳定性的下降速度多学科优化方法，为实现月面超软着陆提供设计参考；提出了并联轨控发动机推力协同控制与发动机故障快速诊断方法，提升着陆器月面起飞控制能力和安全性；提出了复杂场景多约束条件下的环月自主快速交会方案设计方法，解决资源约束、时间受限条件下的交会方案设计问题。对月面着陆起飞关键技术的剖析，为载人月面着陆器设计提供参考，也有助于深入认识载人月面着陆器的研制难度和风险。

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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（772）

PDF（pc）（2682KB）（545）

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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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（581）

PDF（pc）（2018KB）（2163）

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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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（236）

PDF（pc）（8261KB）（482）

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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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（349）

PDF（pc）（3370KB）（795）

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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地月空间基础设施体系架构与发展设想

杨孟飞, 彭兢, 李炯卉, 倪彦硕, 朱舜杰, 杜颖, 徐宝碧, 黄晓峰, 张正峰

中国空间科学技术 2024, 44 (3): 1-14. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2024.0034

摘要（2213）

PDF（pc）（7344KB）（2323）

建设地月空间基础设施，为人类在地月空间的活动提供基础性、通用性的通信、导航、监测等服务，既可满足中国后续月球探测国家重大工程任务需求，同时可以加速推进地月空间航天产业发展，对于推动中国科技强国、航天强国建设具有重大的战略意义。在阐明地月空间基础设施概念、分析研判国内外发展现状的基础上，紧密围绕重大工程和航天产业持续性发展需求，提出地月空间基础设施体系架构设想，明确系统服务、系统组成、“云-域-端”网络体系以及内部和用户接口体系。最后以分阶段逐步建成技术先进、布局合理的地月空间基础设施，提供自主开放、安全可靠、长期连续稳定运行的通用化服务为目标，提出发展展望和发展建议，为中国地月空间基础设施发展建设规划提供参考。

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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（30）

PDF（pc）（5761KB）（43）

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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航天器用机械泵驱动两相流体回路在轨测试性能分析

孟庆亮, 韦广朗, 于峰, 杨涛, 赵振明, 朱许

中国空间科学技术 2025, 45 (4): 70-78. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2025.0059

摘要（537）

PDF（pc）（7542KB）（849）

机械泵驱动两相流体回路（Mechanically Pumped Two-phase Loop, MPTL）是通过流动沸腾过程中气液相变潜热的释放而具有极强传热能力的两相传热装置，其在航天器热控领域具有广泛的研究前景。为研究MPTL产品的在轨微重力环境下的工作性能和稳定性，设计并研制了一套包含屏蔽式离心泵、两相控温型储液器和微小流道蒸发器的MPTL，并在某卫星上对其启动特性、相变传热特性、控温特性进行了测试。测试结果表明，微重力下MPTL展现了良好的传热特性。微重力下两相控温型储液器的控温性能达到±0.1K精度，被动冷却功能得到验证，降温速率达到1℃/min。微泵运转时，储液器气相和液相两个测点形成的温差在0.3～1.0K区间内。两个转速下，蒸发器的控温精度在±0.1～±0.3K区间内。回路发生相变过程时会出现过热现象，并导致蒸发器出口测温点温度高于储液器控温点7～8K。通过对比两个转速下的结果，发现过热时间和过热温度与转速相关。采用毛细结构的两相控温型储液器可以有效保证微重力下MPTL的高精度控温和高效两相流管控功能，气液两相转变特性与回路流量大小相关，蒸发器温度稳定性与其内部流体干度大小相关。

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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（1199）

PDF（pc）（1709KB）（1491）

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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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（248）

PDF（pc）（6814KB）（159）

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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微纳卫星热状态仿真及分析

闫新庆, 李雅琪, 张晨曦, 皇甫中民, 张宁, 刘雪梅

中国空间科学技术 2023, 43 (3): 35-42. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2023.0036

摘要（485）

PDF（pc）（4863KB）（661）

卫星热控系统通过调节星上热量收集、转移、排放的过程，从而达到控制星体温度水平和温度稳定性的目的，对卫星进行在轨热状态分析和依据分析结果进行热控措施调节与评估至关重要。针对低轨微纳卫星热状态分析的关键问题，给出了卫星在轨时刻所受空间外热流的计算方法，在此基础上，综合考虑温度影响因素和传热特点，建立了卫星外壳、辐射器、内环境和内外部单机的瞬时温度计算模型。以一低轨微纳卫星为例进行仿真计算，对结果进行了分析与讨论，为进一步深入研究卫星的热控设计提供了快速、简便的分析方法。

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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（215）

PDF（pc）（9480KB）（601）

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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分布式卫星系统中基于位置信息的安全波束成形方法

邵一焓, 王子宁, 李菲, 季铭仪, 刘笑宇

中国空间科学技术 2024, 44 (6): 164-173. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2024.0101

摘要（151）

PDF（pc）（3178KB）（282）

针对分布式卫星系统中的安全传输问题，提出两种基于窃听者位置信息的安全波束成形算法，以提升系统的安全性能。在考虑窃听者位置信息不准确的情况下，建立发射功率最小化和合法用户安全速率最大化为目标的优化问题。为求解上述优化问题，首先，基于窃听者的位置信息推导出信道误差的范数界。其次，针对这两个非凸的优化问题，分别利用三角不等式和柯西施瓦茨不等式等数学方法处理信道误差，并进一步提出了基于角度信息的分布式鲁棒波束成形算法，以较低计算复杂度求解得到分布式波束成形权矢量的闭式解，为未来分布式卫星通信系统的部署与应用提供了参考。最后，计算机仿真验证了所提算法的有效性，相较于传统半正定规划算法，能够以较低的复杂度实现安全通信，同时相较于非鲁棒算法，性能提升约30%。

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载人月球探测登月舱推进技术

顾帅华, 王建海, 胡瑜洲, 朱银娟

中国空间科学技术 2026, 46 (2): 99-107. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2026.0028

摘要（432）

PDF（pc）（4898KB）（568）

针对载人月球探测飞行器高性能高可靠推进系统方案设计、轻质高承载大容积贮箱以及连续变推力发动机为代表的各项关键技术问题，提出了一系列解决上述技术问题的关注点和系统控制措施。设计上通过系统大流量下氧燃减压阀差异化调试和小流量下落压补气确保贮箱压力及压差，通过系统上流阻配平和单机热标确保四台变推力发动机推力一致性。将上述方法通过单机试验和系统级试验进行技术验证。结果表明，提出的解决措施能够降低或消除各项关键技术所面临的风险，现阶段已解决大小流量下共底贮箱压差稳定性控制和四台变推力发动机推力一致性控制的技术难题。贮箱共底压差能够小幅度控制在0~0.3MPa范围内，四台变推力发动机推力偏差控制在100N范围内。研究意味着中国载人月球探测已突破了推进系统各关键技术难题，能够可靠为载人月球飞行器提供动力，并为后续飞行器的设计提供了新的思路。

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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（14）

PDF（pc）（7032KB）（33）

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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空间太阳能电站微波能量传输验证方案设计

董亚洲, 董士伟, 王颖, 付文丽, 李小军, 高式昌, 韦高

中国空间科学技术 2017, 37 (2): 11-18. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2017.0026

摘要（1475）

PDF（pc）（9876KB）（1520）

微波能量传输技术作为空间太阳能电站（SpaceSolarPowerStation，SSPS）的关键技术之一，目前的研究和验证工作均集中在各单项技术的突破和验证，缺乏针对SSPS系统特点的全面优化设计。文章根据SSPS的工作模式给出了全面验证空间太阳能电站微波能量传输的验证系统方案设计，对收发天线进行了一体化设计，利用了幅度近似高斯分布的发射阵列场分布设计和低反射的接收整流阵列设计，以高精度来波方向测量和高精度移相控制为波束指向控制的技术途径。对验证系统的波束收集效率进行了分析，收集效率可达94.2%，比传统均匀分布系统高出17.6%。验证系统可从系统规模缩比、波束扫描范围、发射天线口径场分布、整流天线处功率密度、反向波束控制方法等方面模拟SSPS微波能量传输工作模式，推动SSPS系统技术的发展。

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月球资源开发利用的进展与展望

杨孟飞, 邹志刚, 汪卫华, 姚伟, 王庆功

中国空间科学技术 2024, 44 (1): 1-10. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2024.0001

摘要（1387）

PDF（pc）（4467KB）（1586）

中国探月工程“绕、落、回”三步走圆满收官，后续将建立国际月球科研站，并进一步规划建立月球基地。月球探测任务由探测勘察进入到开发利用新阶段，月面资源的勘查、开发和利用是未来月球探测的重点任务。总结了月球资源开发利用方面的国内外重要进展，涉及月球资源勘探、水冰等挥发分分析、月球矿物冶炼与材料制备、月面建造与月壤3D打印等四个方面。同时，月球资源开发利用面临极端月面环境、独特月壤理化特性、全流程无人自主控制等重大挑战，为解决这些问题，提出了未来月球资源开发利用的重点任务和研究思路，可为后续科学研究和工程任务实施提供参考。

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太阳系内行星探测活动进展与展望

杨孟飞, 郑燕红, 倪彦硕, 黄晓峰, 张正峰, 邢卓异

中国空间科学技术 2023, 43 (5): 1-12. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2023.0063

摘要（869）

PDF（pc）（10199KB）（1362）

行星探测是人类认识宇宙的重要手段，随着航天技术的不断发展，主要航天国家先后实施了百余次太阳系内行星探测活动，实现了太阳系内行星的飞越、环绕、着陆、巡视及采样返回。结合已实施的系内行星探测活动和将要开展的系内行星探测任务，分析了行星探测任务的特点，总结了行星探测的主要科学问题及主要发现，展望了系内行星探测的发展趋势，并结合我国行星探测近期发展规划，提出了中长期发展路线设想与引领任务建议，可为我国行星探测任务规划提供支持。

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