光谱技术作为一种重要的分析工具，广泛应用于生命信号的探测和行星宜居性评估。综述了近年来光谱技术在宜居行星探测和生命特征信号分子探测方面的最新进展：首先介绍了常见的宜居星球生命信号标志物气体小分子的光谱特征；然后介绍了红外光谱精密测量技术，重点讨论了分子红外光谱受空间环境因素的影响；接着阐述了分子光谱探测技术在星际、大气分子探测方面的研究进展；最后展望了光谱技术在系外行星生命探测中的潜力，探讨了地面光谱模拟装置以及人工智能技术在系外生命光谱探测方面的潜在应用。

精确模拟中红外振动-转动跃迁光谱对于探测外星大气中的生物特征分子和前生物分子至关重要。传统逐线辐射传输方法在广泛参数空间内生成高分辨率光谱时面临巨大的计算成本，这严重限制了实时大气反演和大规模系外行星调查的可行性。提出一种融合物理机理与深度学习的中红外分子光谱智能生成框架，通过构建谱线特征网络物理残差约束架构，实现快速准确的光谱预测，且保证物理现象一致性。创新性地提出了三阶段建模体系：基于参数编码层构建温度-压力与光谱参数的全局关联模型；采用多头自注意力机制解析振转特征的长程相关性；设计物理约束解码器，通过引入线型方程的残差约束模块抑制数据驱动模型的非物理偏差。实验验证表明，该框架利用HITRAN数据库中生物特征分子数据成功重建了分子吸收截面，分辨率可达0.01cm^－1，与传统HAPI模拟相比计算速度提升100倍，同时保持光谱保真度。准确保留了线强度和转动温度依赖关系，在多种大气条件下均表现稳定。首次将物理约束融入深度学习光谱生成中，建立了可解释的温度-压力-光谱关联；并支持光化学网络耦合下的生命特征概率评估。为下一代智能光谱数据库建设提供一种高效计算工具，对提升系外行星大气环境分子的表征能力、发展基于光化学网络的生物标志物检测体系具有重要应用价值。

在天体化学研究中，解析天体区域物种的演化过程需要在动态物理环境中重建其演化路径，而这一过程高度依赖于精确且完整的天体化学物种反应网络。传统天体化学反应网络构建方法主要依赖专家知识和实验验证来获取物种间的化学反应，需要较高的时间和计算成本。在此背景下，提出了一种名为GraSSCoL-2的深度学习预测方法，以实现天体化学反应的高效预测，从而加速物种演化分析。该方法集成了图编码器、序列解码器和对比学习深度学习技术，并基于已有的反应数据进行训练，能够有效预测天体物种间的正向与逆向化学反应路径。基于最新天体化学领域反应数据集Chemiverse，在正向预测任务中，GraSSCoL-2的Top-1、Top-3、Top-5、Top-10预测准确率分别达到81.8%、91.3%、92.9%和93.4%，相对提升3.5%、3.6%、2.9%和2.5%；在逆向预测任务中，Top-1、Top-3、Top-5、Top-10准确率为76.2%、87.6%、89.9%和90.5%，相对提升1.9%、1.8%、1.8%和1.2%。通过系统评估不同领域数据增强策略对模型预测性能的影响，实验结果表明SMILES变种与加氢策略的协同应用能够显著提升预测准确率。此外，在正向和逆向预测任务中，GraSSCoL-2生成的无效SMILES比例分别为3.0%和3.9%，相较于GraSSCoL方法的14.2%和14.6%显著降低。这一结果表明，GraSSCoL-2在保证预测准确性的同时，能够有效提高生成结果的有效性，进一步验证了其在天体化学反应预测任务中的可靠性与适用性。

系外行星探测是现代天文学的重要前沿领域。聚焦光学恒星干涉技术，系统解析其原理，探索其在极近角距、超高亮度对比度恒星-行星系统中的应用潜力，并融合量子信息理论框架，评估其超分辨率成像的可能性。基于经典光场相干性理论，阐述恒星干涉技术的核心原理，分析该技术在双点源系统分辨与复杂天体成像中的应用。通过引入量子参数估计理论，重新审视了双点源分辨问题，探讨量子启发式干涉测量在超分辨成像中的优势。通过多个望远镜组成长基线干涉仪，光学恒星干涉技术可突破单望远镜的衍射极限，实现高分辨率和高对比度的天文成像。特殊的干涉方案，如消零干涉和相位参考干涉测量，在高亮度对比度双星系统成像中展现了重要优势。结合量子信息理论与参数估计框架，量子启发式干涉测量方法能够达到双星分辨和角距测量的量子极限。光学恒星干涉技术通过长基线与特殊干涉构型，可以对高亮度对比度的系外行星实现高分辨率成像。该技术结合量子估计理论，使得双星分辨和角距测量突破直接强度测量的经典极限，展示了其在实现超分辨成像方面的潜力。

云图像生成是遥感图像生成的一个重要分支，然而，现有方法主要集中在单一云层类型的生成上，在控制云量和云透度方面能力有限，此外耦合理解云层与地面的特征之间的关系，导致生成的云图像缺乏多样性和真实性，难以满足仿真需求。提出了一种基于云层背景解耦的双分支GAN云图像生成方法（DecoupleGAN）。该方法使用两个独立的生成对抗网络，分别学习云层和背景的特征表示。通过根据给定的透明度参数，基于云层背景混合能量成像模型，通过云合成网络将云前景与遥感背景图进行融合。得益于特征学习过程中云层与背景互不干扰，DecoupleGAN能够更有效地提取特征并最终提高生成云图的质量。此外，我们还构建了一个包含多种类型云覆盖的数据集，增强了模型在云生成上的多样性。经验证，所提出的算法在仿真性能方面展现出显著优势。具体而言，该算法的FID值为49.0012，KID值为0.0253，相较于单分支网络分别实现了33.11%和16.98%的性能提升。此外，与现有的云仿真方法相比，该算法能够生成更具真实感和多样性的云类型，并且能够同时生成多种不同的地物背景，从而显著拓展了其应用范围和实用性。DecoupleGAN通过将云层与背景解耦，独立处理两个分支，有效防止了特征学习过程中的相互干扰，从而实现了更为真实和协调的云图像仿真效果。

梳理遥感卫星视频单目标跟踪技术的研究进展，分析现有方法的优缺点，并探讨未来发展方向。通过文献调研与对比分析，系统总结了近五年国内外在该领域的研究成果。将现有方法分为基于相关滤波和基于深度学习两类，分别分析其技术特点与性能。结合公开数据集，对代表性方法的跟踪精度进行了对比评价，并探讨了不同方法的适用性与局限性。实验结果表明，基于相关滤波的方法在计算速度与跟踪精度方面表现优异。在公开的SatSOT数据集上，其跟踪精确率最高可达到69.8%，平均帧率超过30frame/s，展现出较强的实用性与实时性。这类方法通过利用目标的表观特征和运动信息，能够在较低计算成本下实现高效跟踪，尤其适用于资源受限的星载平台。相比之下，基于深度学习的方法在特征表达和复杂场景适应性方面具有显著优势，但由于遥感领域缺乏大规模标注数据，其在相同数据集上的最高跟踪精确率目前为66.9%，低于相关滤波方法。总结了遥感卫星视频单目标跟踪的研究进展，相关滤波方法成熟且实时性强，适用于当前任务；深度学习方法潜力巨大，是未来重要方向。因此未来研究需聚焦高性能深度学习目标跟踪方法及其实时性能优化。

自主光学导航是飞行器实时定轨中的一项关键技术。对于深空小天体任务，由于通信时延的限制，地面可干预的制导方法能力上明显受限。在上行链路带宽有限及目标物理特性未知的情况下，该问题将会变得更加棘手。因此，星上自主的相对导航系统具有不言自明的意义。针对未来小天体探测任务中的自主光学导航问题进行了研究，提出了一种基于视觉成像数据的测量框架。该测量框架由地面支持系统及星上特征识别系统两部分组成。地面支持系统集成了运动恢复结构及立体光度法两种主要测量方式，用于不同图像分辨率下导航特征的制备工作，主要包括小天体全球模型及局部区域陆标地图。星上特征识别系统主要利用制导、导航与控制系统（GNC）提供的先验知识及地面上注的导航特征，实时生成预测图像，并与实拍图像进行配准。修正后的方位测量值可作为星上导航滤波器的输入，用于更新飞行器状态。首次提出使用ICQ模型进行在轨面目标视线跟踪，所需上注数据量仅为常规模型的20%，可实现3%目标像素直径的指向测量精度。首次应用频域掩膜NCC技术实现在轨特征识别，相比于传统标准NCC，在相同测量精度条件下，计算效率可提升约1个数量级。以实际在轨数据及仿真验证为例，对该框架的测量原理及性能进行了论述。所提出的框架可实现自主及高效的飞行器定位。

针对月球南极卫星导航星座构型开展研究。对比了月球环月轨道和三体轨道的动力学特性，提出了适用于南极导航的以近直线晕轨道（Near-rectilinear Halo Orbit，NRHO）和偏心率冻结轨道（Elliptical Lunar Frozen Orbit，ELFO）为主的混合异构星座思路。构建了以导航星座值（Constellation Value，CV）和建设成本为双重优化目标，以不同轨道内的卫星数量、ELFO卫星轨道参数作为决策变量，采用带精英策略的非支配排序遗传算法（Non-dominated Sorting Genetic Algorithm Ⅱ，NSGA-Ⅱ）进行月球南极导航星座构型优化设计。仿真结果表明，2颗NRHO卫星+4颗ELFO卫星的星座构型，可实现月球南极CV值95%、定位精度50m。相关成果可为后续月球南极导航星座的研究及工程应用提供参考。

针对区域遥感卫星星座设计中存在覆盖性能和星座成本之间的权衡问题，利用区域覆盖卫星星座和Walker星座的特点，建立了以平均重访时间短、卫星数量最少为目标函数的星座模型。涉及的优化变量包括卫星轨道高度、倾角、轨道面数量、每个轨道面的卫星数量和相位因子。针对传统算法求解卫星星座优化问题存在收敛速度慢和容易陷入局部最优等不足，提出了一种改进小龙虾优化算法IMOCOA（Improved Multi-objective Crayfish Optimization Algorithm），IMOCOA算法将折射反向学习策略融入种群初始化过程，以实现解的个体分布更均匀，以及在位置更新中引入非线性收敛因子的策略来提升全局寻优能力。通过ZDT（Zitzler-Deb-Thiele）系列多目标测试函数在收敛性和多样性两个方面的评价结果表明，IMOCOA算法优于NSGA-2、MOPSO和MSSA算法，其在IGD、GD和HV以及SP上的最优指标比其他三种算法分别提升了54.4%、78.7%、3.6%和27.3%，验证了IMOCOA算法相比其他三种算法在收敛速度、收敛稳定性和多样性上的优势。对目标区域遥感卫星星座优化设计中采用IMOCOA算法，求解在满足重访时间要求下卫星数量最少的问题，仿真结果表明选用3颗卫星可以实现对目标区域平均1.57h重访覆盖，进一步验证了IMOCOA算法在求解此类问题上的有效性。针对仿真时间过长的问题，在以后的工作中可以考虑引入强化学习对模型进行训练并预测，从而提升优化效率，同时基于改进小龙虾优化算法的区域星座设计方法可为将来的低轨星座建设提供参考。

飞跃探测是一种新颖的地外天体探测任务形式，是上升任务和着陆任务的复合过程。研究了兼具飞跃全程轨迹优化及实时性的控制方法。在标称轨迹优化方面，不同于传统的分段优化方法，从飞跃全程优化的视角出发，提出了解析与偏微分方法结合的全程轨迹设计方法。在实时轨迹控制方面，基于预测校正的思想，应用Jacobian矩阵，通过综合修正轨迹参数和推力方向，来确保终端状态的实现。实时轨迹控制中应用的Jacobian矩阵的计算公式均为显示解析形式，且仿真表明仅需2次迭代即可满足控制需求，说明了算法的实时性。在相同的仿真条件下，与离线的全程凸优化算法相比燃料仅相差20g，说明了其燃料优化性能与全程凸优化算法相当。该方法可以适用于常推力飞跃全程轨迹优化及实时轨迹控制，能够保证飞跃任务轨迹的全程最优性和控制的实时性。

由于反作用轮输出能力受限，航天器姿态机动中易出现其力矩饱和与角动量饱和而影响机动能力。针对该问题，对冗余轮系航天器姿态重定向机动中的力矩分配及角动量管理方法进行了研究。首先，根据航天器惯量参数和指定姿态机动方向，确定出沿机动欧拉轴旋转时轮系角动量到达其包络处的合成角动量，以及各反作用轮在包络处角动量与到达包络时其角动量的变化量，并由轮系合成角动量达到包络面的可变范围确定出沿机动方向的星体可达最大角速度；其次，设计了机动过程中反作用轮与其角动量变化量成正比例关系的理想角动量变化率，该变化率的L∞-范数应满足力矩约束条件，由此确定出该姿态机动可达最大力矩；然后，构建了反作用轮角动量实际变化率与其理想变化率偏差的二次函数，通过极小化该函数获取了一种反作用轮跟踪角动量理想变化率的力矩分配律，实现轮系角动量可达其包络；最后，开展与L2和L∞力矩分配方法的姿态机动数学仿真对比验证，结果表明在相同姿态机动力矩需求下所提出方法有效地避免了反作用轮力矩饱和与角动量饱和问题。基于给出的角动量包络可达的星体姿态机动最大角速度、最大角加速度选取方式，并结合面向角动量包络的轮系力矩分配律，星体可自主地以最大能力实现任意方向姿态机动，从而有效地提升了航天器姿态机动的敏捷性与自主性。

为了解决传统方法无法满足超近距离位姿测量任务中的实时性和高精度需求这一问题，提出了一种基于迭代最近点法（ICP）的空间非合作目标超近距离实时位姿测量方法。结合了针对关键帧的高精度位姿估计和针对非关键帧的实时位姿跟踪两部分。首先，针对关键帧，为了提高运算速度，采用统计滤波进行点云去噪；再通过基于体素网格重心邻近点的降采样方法进行点云稀疏。而后，利用粗配准+ICP的组合获得关键帧相对于目标模型的位姿，实现对关键帧的位姿估计。针对非关键帧，利用均匀下采样+ICP实时获得连续非关键帧之间的位姿变化，实现位姿的跟踪。最后采用关键帧的位姿估计与非关键帧之间的实时位姿跟踪相融合的方法来消除实时位姿跟踪带来的累积误差，获得高精度实时的位姿测量结果。仿真结果表明，算法可以实现对超近距离非合作目标的高精度实时位姿测量，计算频率能够达到24Hz，且姿态误差不大于1°，位置误差不大于2cm。这表明对传统ICP算法进行的全新算法架构设计，实现了针对关键帧的高精度位姿估计和针对非关键帧的实时位姿跟踪。在此基础上，将两者融合以高精度位姿估计抑制实时位姿跟踪的累积误差，在满足非合作目标超近距离测量任务高精度需求的同时保证了实时性。

To know about the radiation effects on the super large array 9k×9k CCDs used in a space telescope induced by energetic protons, the experiments of the super large array 9k×9k charge coupled devices (CCDs) used in the space telescope irradiated by 60MeV and 100MeV protons are presented. The samples were exposed by 60MeV and 100MeV protons at fluences of 5×109 /cm2 and 1×1010 /cm2, respectively. The degradations of the main performance parameters of the super large array CCDs which are paid special attention to the space telescope are investigated. The full well capacity, mean dark current, and the charge transfer inefficiency (CTI) versus proton fluence are presented, which are tested at very low temperature of -85℃. The annealing tests of 168h were carried out after proton irradiation. The dark images before and after proton irradiation are also presented to compare the image degradation. The degradation mechanisms of the super large array CCDs irradiated by protons are analyzed. The experimental results show that the main performance parameters of the CCDs are degraded after 60 MeV and 100 MeV protons and the degradations induced by 60MeV protons are larger than that induced by 100MeV protons. The experimental results of the super large array CCDs irradiated by protons will provide the basic test data support for orbit life assessment of the space telescope.

毛细芯是回路热管的动力部件，而毛细芯的孔隙尺度又决定了毛细芯可提供的蒸发传热量以及毛细力等，因此为了分析毛细芯孔隙尺度对空间用回路热管的影响，利用广义 Young-Laplace 公式和能量守恒等理论建立了圆柱形微通道薄膜蒸发模型，并将该理论应用于回路热管蒸发器的性能分析。同时为了得到毛细芯孔隙尺度对回路热管性能影响的实验数据，制备了两个仅毛细芯孔隙尺度不同的铜-丙烯回路热管，并在真空环境下测试了其在热负荷10~30W之间的传热性能。结合实验数据并利用上述模型对回路热管进行了分析。结果表明蒸发器传热性能受到毛细芯蒸发传热量以及传热系数的影响，随着热负荷的增加，蒸发传热系数增速放缓，热负荷超过临界热流密度后蒸发器传热性能恶化。

电推进等离子体对C55导线绝缘层的溅射影响对航天器安全运行有重要意义，绝缘层遭到破坏的导线可引起气体击穿短路或导线间短路，严重影响飞行器的在轨工作可靠性。为研究相关的溅射机理，开展Xe等离子体对聚四氟乙烯（C55导线绝缘材料）的溅射试验。具体地，采用石英晶体微量天平（QCM）测量及推算靶材的固态物溅射产额，采用电子称重天平测量及推算靶材的总溅射产额，采用场发射扫描电镜测量QCM表面收集物和真空舱排出尾气的元素成分，在获取上述测量数据和变化规律后，推断Xe等离子体对聚四氟乙烯的溅射产物以及相关溅射机理。试验结果如下：当离子入射能量不断升高时，会产生不同的溅射产物，在10eV以内，溅射产物主要是-［CF2］-长链结构（固态），当入射能量高于10eV时，会产生-［CF2］-短链结构（气态），并且整个过程中的固态物溅射产额会出现先升高、再下降又升高的趋势，这种变化趋势与-［CF2］-长链脱离速度和裂解速度变化的单调性差异有关。研究揭示了等离子体对聚四氟乙烯溅射作用的物理机制，即溅射机理与产物有很大关系，进而可对溅射产额产生显著影响，该机理可为后续建立等离子体聚四氟乙烯的溅射产额预估模型提供理论基础。

间歇采样转发干扰(InterruptedSampling Repeater Jamming，ISRJ)是近年来雷达系统面临的一种极具威胁性的脉内转发干扰，干扰幅度大，严重影响雷达对目标的探测跟踪水平，因此ISRJ干扰抑制技术成为雷达对抗领域的研究热点。针对“多干扰+强弱干扰共存”的复杂场景，提出了一种基于时频分析的ISRJ干扰抑制改进算法。首先，通过去斜和时域对齐的方法降低干扰的时域占空比，其次，通过时频图像二值化处理进一步降低噪声影响，提高目标和干扰的检出概率，然后，根据短时傅里叶时频分析在时间维度的累积特征剔除目标成分，设计相应的带通滤波器滤除ISRJ干扰，最后，对去斜的目标回波恢复斜率，完成目标信号的重构。此外，进行了多组仿真实验，在不同信噪比以及不同强度组合ISRJ干扰场景下验证了所提算法的有效性及稳健性，并以现有两种经典算法作为对照组，对比验证了所提算法的更为优越的干扰抑制性能。仿真结果表明，所提算法可以有效抑制不同类型和不同强度的ISRJ干扰，脉压结果中的信噪比改善因子可以提高至20dB以上，明显优于两种对照算法。随着信噪比的提高，所提算法的抗干扰性能也逐步提高。所提算法对于ISRJ干扰抑制具有良好的实用性，为后续宽、窄带雷达对抗领域中的侦察和干扰系统设计提供重要参考，对提高雷达探测效能以及掌握复杂电磁环境中的信息制霸权具有十分重要的意义。

卫星通信是现代通信网络的重要组成部分，其可信性对于保障信息的可靠、准确传输至关重要。面向卫星通信系统中的信道资源分配与关键信息传输领域，提出了一套可信的卫星接入与数据传输机制。首先，针对卫星信道资源稀缺带来的分配结果的信任问题，基于可验证技术构建信道分配策略执行验证模型，用以验证策略是否被正确实施；其次，针对遥感图像、导航定位等关键信息在传输过程中可能面临的篡改与攻击风险，基于可验证技术、加密与分布式安全传输等方法设计数据传输验证模型，加强传输数据的完整性与真实性。在模型设计的基础上，探索面向卫星通信系统的实例化设计，即：卫星信道分配系统和卫星数据安全传输系统，前者用于保障信道分配的公开透明与可验证性，后者则用于保障数据传输的安全性与准确性。安全性分析与试验结果表明，该机制能在仅增加少量计算开销的基础上有效抵御信道策略篡改、数据窃听、欺骗攻击等威胁，可以满足实际应用对安全性和效率的双重要求，为构建可信的卫星通信网络提供理论依据与实践示范。