中国空间科学技术

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基于洞穴的月球基地研究

李林凌, 刘金刚, 侯宇葵, 刘卫, 李明富, 尹硕辉, 王磊, 许梦川, 彭兢, 孙泽洲

中国空间科学技术 2025, 45 (3): 9-18. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2025.0034

摘要（716）

PDF（pc）（7961KB）（583）

系统性调研了国内外洞穴月球基地相关政策、计划及具体项目，重点对比分析了国内外研究成果的现有差距。基于国内外月球探测的影像信息及洞穴月球基地概念研究成果，梳理了洞穴月球基地建设的可行性构想。基于洞穴的独特优势（如温度适宜、辐射低、月尘少等）以及月球基地建设的难易程度等客观条件，对多种洞穴月球基地构想进行了定性分析。各类月球基地构型均展现出独特优势：以陨石坑改造为基础的洞穴月球基地，充分利用了月球表面的天然地形，结合了自然结构特点和人工改造需求，具有显著的原位资源利用优势。无论是无人还是载人洞穴月球基地，都将经历月球探测、月面选址、基地建设和基地应用四个关键战略阶段。尽管通过已发射的月球轨道探测器和月面探测器等手段获取了大量月球影像，但当前对月球表面的探测能力仍需进一步提升，为洞穴月球基地建设的“选址”工作提供更有力支撑；同时，亟需加快研制月球基地建设关键设备，为无人月球基地建设提供必要的实施工具，确保“建基”任务的顺利推进，尽早实现洞穴月球基地的“用洞”战略目标。

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月壤玻璃的结构和力学性能

陈自强, 赵勇, 池祥, 闫玉强, 沈杰, 邹敏杰, 赵少凡, 刘明, 姚伟, 张博, 柯海波, 马秀良, 白海洋, 杨孟飞, 邹志刚, 汪卫华

中国空间科学技术 2025, 45 (3): 1-8. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2025.0033

摘要（518）

PDF（pc）（18306KB）（239）

玻璃是月壤的主要组成部分，其以小尺寸的颗粒和胶结物等多种形态广泛混存于月壤之中，具有良好的空间适用性。月壤良好的玻璃形成能力使其成为制备空间用玻璃材料的首选原材料，然而受限于微纳制样和检测手段的不足，以往鲜有关于月壤玻璃力学性能研究的报道，严重制约了此类玻璃材料的服役评价。基于此，通过微纳制样和力学测试结合透射电镜表征，对5个典型嫦娥五号月壤玻璃颗粒的微观结构、力学性能及二者之间的关联性进行了系统研究。结果表明，月壤玻璃具有“灵活多变”（由均匀到纳米尺度不均匀）的非晶结构和宽泛可控的力学性能（硬度范围为（6.1±0.4）～（8.4±0.2）GPa，模量范围为（48.5±1.9）～（88.4±2.4）GPa）。此外，月壤玻璃的硬度和模量发生了奇异的解耦现象，即回春（加热至玻璃过冷液相区再快速冷却至室温）使其模量大幅降低而硬度变化不大，归因于回春引起的体积膨胀和结构不均匀使月壤玻璃变形模式由致密化向剪切流动转变而带来的硬化效应。研究结果可为空间用高性能玻璃材料的研发提供指导。

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Microwave power transmission technologies for space solar power station

YANG Bo, SHINOHARA Naoki

中国空间科学技术 2025, 45 (2): 1-14. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2025.0017

摘要（513）

PDF（pc）（5906KB）（267）

The microwave wireless power transmission technologies for space solar power station are a crucial field in the international space sector, where various countries are competing in its development. This paper surveys the research experiments and development efforts related to space solar power stations and microwave wireless power transmission technologies worldwide. The objective is to assess the progress and current state of this technological foundation, determine the necessary focus for developing high-power microwave wireless power transmission technology, and provide clarity on the direction of future technology development in these areas. Finally, a distributed space solar power station plan that is immediately feasible is proposed.

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陆地探测四号01星合成孔径雷达载荷设计与实现

李光廷, 谭小敏, 李财品, 聂世康, 林晨晨, 朱雅琳, 刘波

中国空间科学技术 2025, 45 (4): 123-130. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2025.0064

摘要（480）

PDF（pc）（5812KB）（637）

为了满足国家防灾减灾对SAR系统高重访宽覆盖的要求，设计并研制了世界首颗地球同步轨道SAR卫星－陆地探测四号01星(LT-4)。该卫星采用环形可展形反射面天线加相控阵馈源体制，工作于L频段，轨道的特殊性使该卫星天然具备了高重访宽覆盖的特点。为了对陆地探测四号01星SAR载荷系统进行全面介绍，首先对高轨SAR区别于低轨SAR的特点进行了说明，并给出了SAR载荷的关键性能参数；然后介绍了SAR载荷成像工作过程，阐述了SAR载荷关键设备的主要功能性能；最后对十余年的载荷研制历程进行了简述，并给出了载荷集成测试项目与试验验证情况。SAR载荷首次开机成像即得到世界首幅高轨SAR图像，图像信息丰富，载荷在轨状态稳定。成像结果表明陆地探测四号01星SAR载荷设计合理，地面测试与验证充分，可以为国灾防灾减灾提供有利的信息支持。

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冰巨星探测的前沿科学问题

王赤, 李晖, 孔大力, 王宇贤, 杨忠炜

中国空间科学技术 2025, 45 (4): 1-11. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2025.0053

摘要（457）

PDF（pc）（9196KB）（409）

对冰巨星及其卫星的探索一直是深空探测和空间科学研究的前沿热点，目前国际行星探测规划均将冰巨星探测列为重点方向。聚焦中国未来冰巨星探测任务，考察了冰巨星探测的国内外现状，梳理和归纳了冰巨星探测的七大前沿科学问题。围绕这些科学问题，通过冰巨星系统特性的对比分析，结合行星探测的发展趋势，提出了未来冰巨星探测的展望和建议，并指出海王星-海卫一探测是冰巨星探测任务的首选。未来探测的科学主题可大致分为三个方面：探索地外海洋和生命；认知柯伊伯带天体，理解太阳系演化；探索冰巨星系统，理解行星起源与演化。对冰巨星探测科学目标的论证分析，能够为中国未来深空探测任务提供科学参考。

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模块化可展开天线结构刚柔耦合设计与驱动力分析

田大可, 张昊, 王永滨, 方纪收, 金路, 石祖玮, 范小东

中国空间科学技术 2025, 45 (4): 144-153. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2025.0066

摘要（444）

PDF（pc）（10574KB）（528）

模块化可展开天线具有通用性好、适应性强、拓展灵活等特点，是满足未来大尺度天线在轨装配、在轨建造等需求的一种具有较大发展潜力的构型形式。为更好地掌握六棱柱模块化可展开天线在轨展开过程中结构的力学特性，开展了天线结构刚柔耦合设计及驱动力分析。首先，开展了模块化可展开天线结构方案设计，阐述了结构组成及展收原理。其次，基于解析几何方法，建立了等效包络圆数学模型，求得了肋单元夹角等关键参数，并建立了可展开天线结构三维模型。再次，对上弦杆、斜腹杆、下弦杆等径向长杆进行柔性化处理，采用多体动力学仿真软件建立了模块化可展开天线机构刚柔耦合多体动力学模型。最后，分别从有重力、无重力两个方面对单模块、多模块天线在不同约束位置下的展开驱动力的变化规律进行了分析。研究结果表明：展开过程若存在重力，则约束位置的选择对驱动力影响较大；若不存在重力，则天线约束位置对展开影响较小。所开展的结构设计及多方案驱动力分析可为该型天线的样机研制及工程化应用提供一定的借鉴和参考。

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轻质量大算力“天算计划”底层数据平台设计与应用

肖舸, 刘艺博

中国空间科学技术 2025, 45 (2): 33-41. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2025.0020

摘要（420）

PDF（pc）（3115KB）（264）

空间太阳能开发与利用的设想正在逐步成为现实，对于星地能量传输支撑的用能方式，损耗以及对环境的影响不可避免。若能将这些原本会损耗的电能加以利用产生价值，就能有效提升空间太阳能电站电能的利用效率。在太空中建立轻质量、大算力、高效能的数据处理中心，直接使用空间太阳能电站的一部分电能，对来自卫星、地面站等数据源的空间数据进行计算处理的“天算计划”理念应运而生。天算计划的工程实现，必须解决如何在有限硬件资源下提供尽可能高的底层数据能力支撑这一问题，目前少见有效的解决方案。设计了“软超算”平台，基于高性能实时数据库软件NoSQLt，充分发挥其体量小巧、跨平台支持能力强、性能不依赖硬件的特点，直接把数据库作为数据载体，提供高并发、高吞吐的数据支持能力，以软件能力充分发挥硬件算力，从而利用部署在太空中有限的硬件资源实现高效率的数据处理功能。基于NoSQLt的诸多应用案例已经证明了软超算平台的可行性，在普通台式机和树莓派4B硬件平台上，分别实现了530万笔/秒和115万笔/秒的数值型数据的并发吞吐能力，提出了“单位吞吐能力”这一新的数据中心能耗评估指标。通过验证测试证明了NoSQLt数据库在有限硬件资源下的高效性，为将来天算计划的落地应用提供了底层能力保障。

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毛细芯的孔隙尺度对空间用回路热管影响的研究

林兵谣, 李南茜, 蒋珍华, 闫哲, 吴亦农

中国空间科学技术 2025, 45 (5): 150-159. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2025.0052
优先出版日期: 2025-05-15

摘要（418）

PDF（pc）（6544KB）（50）

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。

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航天器柔性太阳电池板在轨热分析与验证

黄洪昌, 李君兰, 王成, 申绪男, 张肖君, 张大卫

中国空间科学技术 2025, 45 (2): 79-87. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2025.0025

摘要（414）

PDF（pc）（5756KB）（536）

为预测航天器柔性太阳电池板在轨工作温度及分布情况，分析了太阳翼经历的空间外热流环境，计算出柔性基板正背面热流载荷随轨道周期性的变化情况。考虑太阳电池阵最佳工作点状态和开路状态两种典型发电工况，采用有限元方法计算出太阳电池和柔性基板工作温度随轨道周期性变化规律，与空间站温度遥测数据进行了比对，验证模型和计算方法的准确性。重点分析了不同功能区域热物理性能对柔性太阳电池板温度分布的影响，比对分析两种工况的结果，得出太阳电池和基板吸收系数差异将导致在柔性基板的贴片边界处存在较大的温度梯度，也是可能诱发柔性基板发生热变形的主要影响因素。

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鹊桥二号中继通信载荷任务分析与设计

徐进, 王秋平, 李耀, 孙骥, 陈岚, 余晓川, 汪海, 田森, 党晓康, 王永塔

中国空间科学技术 2025, 45 (3): 41-55. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2025.0037

摘要（413）

PDF（pc）（12008KB）（351）

鹊桥二号是针对探月四期月球着陆任务所研制的月球中继卫星，支持月球探测任务实施，实现月球背面及极区多次任务及多器（嫦娥六号、嫦娥七号、嫦娥八号等）和地面站之间的中继通信等服务，其中中继通信载荷是鹊桥二号最关键和最核心的部分。针对中继通信载荷的任务特点、方案设计及关键技术进行分析和说明。综合考虑通信体制、远距离链路传输、与多个探测器适配的兼容性以及工程实现性等约束条件，中继通信载荷利用软件无线电技术特点，开发了全数字化的前向调制、返向解调功能，结合软件在轨可更新的能力，实现了创新灵活的系统设计方案；识别了返向链路多目标大动态信号检测及跟踪关键技术，开发了相关软件算法，解决了信号在大动态/多目标环境下的检测及跟踪问题，达到了返向链路稳定建链的目的。鹊桥二号自2024年3月发射以来，中继通信载荷在轨工作状态良好，可靠性高，为嫦娥六号探测器在月球背面采样返回任务提供了稳定可靠的中继通信服务，圆满完成了人类首次月球背面采样返回任务。鹊桥二号中继通信载荷在中国深空探测领域发挥了重大作用，为后续深空探测、载人航天工程、探月工程以及未来国际合作业务等任务的成功奠定了坚实的基础。

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火星表面地形环境特征及火壤力学特征研究

陈朕, 李秀娟, 张锐, 邹猛

中国空间科学技术 2025, 45 (3): 19-28. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2025.0035

摘要（411）

PDF（pc）（8582KB）（215）

为了避免着陆器在火星表面着陆及巡视器探测过程中出现异常情况，并为火星原位资源的后续利用及地面试验中模拟火壤的制备提供参数参考，研究分析了火星表面的地形特征，特别是火壤的物理与力学特性。本文通过总结成功着陆火星的着陆器和巡视器所获取的图像及数据，对火星表面的地形地貌及火壤参数进行系统研究，归纳其环境特征，并整理着陆器和巡视器周围火壤的力学参数范围。此外，对国内外已研制的模拟火壤的性质及其适用性进行了分析，分别提出适用于着陆器和巡视器地面试验的模拟火壤参数范围及选取依据。研究结果表明，火星表面的火壤主要由粒径较小的细颗粒物组成，并含有大量粉尘、土块和岩石碎片，表面多形成脆弱的风化层。表层火壤较为松软，其力学特性与砂土相似，导致巡视器在探测过程中容易出现沉陷异常，影响其正常运行。测得火壤的内聚力范围为0.10~9.0kPa，内摩擦角范围为18°~35°。进一步分析得出，适用于着陆器试验的模拟火壤参数为：内聚力0.24kPa，内摩擦角35°，容重1.52g/cm³；适用于巡视器试验的模拟火壤参数为：内聚力0.50kPa，内摩擦角18°，容重1.10g/cm³。本研究结果可为后续火星探测选址、模拟火壤的加工制作、地面试验，以及火星表面的原位资源利用提供重要参考。

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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（391）

PDF（pc）（2682KB）（266）

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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月基平方公里阵射电望远镜天线方案设想

刘佳, 万继响, 吴春邦, 王浩, 张乔杉, 郭诠, 张鹏飞, 姜明

中国空间科学技术 2025, 45 (2): 88-93. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2025.0026

摘要（388）

PDF（pc）（4985KB）（331）

由于地球电离层的吸收或者反射效应、以及地球表面极其拥挤的低频射电干扰源的影响，使得地面天文台对超长波谱段（0.1～30MHz）的射电信号探测极其困难，而已发射的轨道探测器又无法满足高分辨率、高灵敏度的观测需求。提出了一种月基平方公里阵射电望远镜天线方案设想，分别从科学目标分析、技术指标论证、总体技术方案，以及工程实施方案设想等几个方面进行详细的论述，并给出相应的技术路线及实现途径，旨在为中国未来空间超长波射电天文观测领域发展提供有力的技术支持。

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面向多目标探测的高轨遥感卫星观测任务规划方法

凌龙, 朱燕麒, 鲁之君, 王洁, 吴同舟, 冯倩

中国空间科学技术 2025, 45 (4): 102-113. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2025.0062

摘要（381）

PDF（pc）（6944KB）（291）

高轨遥感卫星具有广阔的视场覆盖范围、高效的观测时效性以及强大的连续成像能力，能够有效获取重点区域和目标的关键特征信息，已经成为现代遥感技术中不可或缺的重要工具。高轨遥感卫星在区域凝视任务中，经常面临多目标同时监视和跟踪的应用需求。为了解决多目标观测需求下任务执行效率较低的难题，提出了一种基于智能优化算法的高轨遥感卫星成像任务规划方法，创新性地设计了一种“评价矩阵”作为差分进化算法的目标函数，实现了多目标观测区域规划，并在此基础上使用遗传算法完成观测路径规划。仿真结果表明：与传统方法相比，观测效率平均提升28.84%，能源使用率平均降低24.37%。可以通过较少的观测次数覆盖全部待跟踪目标，有效减少卫星指向机动次数与机动角度，而且算法并行性与可移植性较好，可适应星上自主任务规划与星座协同观测等多种应用场景。

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柔性航天器动力学方程一般形式的工程简化方法

邹元杰, 邓润然, 史纪鑫, 葛东明

中国空间科学技术 2025, 45 (2): 70-78. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2025.0024

摘要（376）

PDF（pc）（4848KB）（267）

在完备的柔性航天器动力学二阶微分方程一般形式的基础上，提出一般方程的工程简化方法。首先，采用平动集中质量方法对相关积分项进行了简化处理，忽略单元自身转动惯量对总惯量的影响以及板壳单元、梁单元等转角运动的影响，将体积分运算统一转化为节点相关变量与平动质量乘积的求和运算；其次，依据“小变形假设”，对含结构变形参量的方程系数矩阵进行简化，忽略结构振动位移对节点位置矢量的影响，使非线性系数矩阵转化为常系数矩阵。通过简化处理，柔性航天器动力学方程一般形式的所有项均被保留，而其积分项和系数矩阵的计算，在满足工程精度要求的前提下得到大幅简化，便于编程实现和工程实施。提出的工程简化方法主要用于柔性航天器在大范围、复杂运动过程中的动力学仿真分析，后续可以由单体动力学进一步拓展至多体动力学，解决在轨组装航天器、空间机器人/机械臂等空间结构系统的柔性多体动力学问题。数值算例验证了工程简化方法的合理性和有效性。

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金属多孔阵列结构的毛细性能实验

易天浩, 加欢, 林奕霖, 汪彬, 姜梦怡, 吴静怡, 杨光

中国空间科学技术 2025, 45 (2): 61-69. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2025.0023

摘要（361）

PDF（pc）（8500KB）（236）

多孔结构中液体的毛细流动性能是决定微重力条件下液体推进剂能否稳定获取的主要因素之一。通过3D打印制备微柱间距范围50~110μm的多层不锈钢多孔阵列结构，借助显微镜对其内部结构和表面形貌进行表征，采用红外热像仪记录HFE7500、无水乙醇和乙二醇等工质在多孔阵列结构内的动态毛细爬升过程，得到了不同液体的毛细爬升曲线，进一步分析得到多孔阵列结构的毛细性能参数。结果表明，在微柱间距50~110μm范围内，随着微柱间距增大，其孔隙率不断增大，毛细爬升速度越快且最终爬升高度越大，微柱间距110μm的最大爬升高度是微柱间距50μm的最大爬升高度的2.34倍左右；对于同一多孔阵列结构，无水乙醇的毛细爬升速度最大，其次分别为HFE7500和乙二醇。多孔阵列结构微柱间距越大，毛细性能因子越大，微柱间距110μm的多孔阵列结构具有最佳的综合毛细性能。本研究为多孔结构气液分离装置的设计提供了参考。

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冰卫星宜居性探测任务构想

陈晓, 李奎, 郝记华, 陈刚, 杜洋, 庞涪川, 李东禹, 李海洋

中国空间科学技术 2025, 45 (3): 175-184. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2025.0049

摘要（355）

PDF（pc）（3615KB）（296）

探测冰卫星冰壳下的液态海洋、探索冰卫星的宜居性可为了解太阳系的起源、演化、生命起源和地外生命探索提供重要的线索和信息，也是当前国际深空探测最受关注的领域之一。在对国内外冰卫星探测任务及主要成果进行归纳总结的基础上分析了发展趋势，总结了冰卫星探测任务的科学目标与探测手段，提出了采用环绕+着陆+深钻探测的组合探测任务构想，通过探测土卫二的重力场、温度场、磁场、以及潜在的地震波、质谱、色谱、光谱等信息，同时采集土卫二的自然样品并且分析其元素和同位素组成，探索冰卫星土卫二的宜居性，并梳理了亟待突破的新型探测载荷、生源元素高精度探测等关键技术。通过规划实施冰卫星探测任务，可提升中国深空探测技术水平和在行星科学领域的地位。

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宜居行星生命信号光谱探测技术研究进展与展望

张启航, 张乃心, 欧阳逸馨, 龙锡洋, 侯心兰, 张晓静, 刘冀林, 霍卓玺, 田玉玺

中国空间科学技术 2025, 45 (5): 1-13. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2025.0071

摘要（355）

PDF（pc）（5674KB）（200）

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。

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空间光学遥感相机伸展支撑机构设计与分析

王庆雷, 陈亚新, 张鑫, 杨路伟, 孙德伟, 黄巧林, 史创, 蔺宇辉

中国空间科学技术 2025, 45 (2): 94-102. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2025.0027

摘要（340）

PDF（pc）（5170KB）（252）

相机伸展机构展开锁定后需要能够获得并保持足够的刚度及尺寸稳定性，同时针对特定空间光学遥感相机高精度高展收比的需求，设计了一种采用高刚度涡卷弹簧来实现铰链间隙消除及展开后结构高刚度保持的一维空间光学遥感相机高精度高展收比伸展支撑机构。该伸展支撑机构采用涡卷弹簧驱动折展杆来实现机构展开，控速机构控制展开速度，展开后通过铰链定位面定位，涡卷弹簧剩余驱动力和张力索保持刚度。开展了伸展支撑机构的展开动力学分析、模态分析、考虑构件长度误差与铰链回转间隙的展开精度分析、工作环境下的热变形分析。设计完成相机伸展支撑机构，该机构展开基频在20Hz以上，对伸展机构样机进行了地面重复展收精度测量，展开精度优于±0.05mm，伸展支撑机构性能良好，满足空间光学遥感相机特殊任务需求。

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面向异质卫星集群的事件触发分布式自主任务规划方法

秦嘉豪, 李宝卫, 白雪, 冉德超, 徐明, 张锐, 胡志强

中国空间科学技术 2025, 45 (4): 88-101. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2025.0061

摘要（338）

PDF（pc）（6453KB）（510）

当前对地观测卫星集群应用由静态目标场景向动态目标场景不断深化，对卫星集群高动态强时效性对地观测能力的要求不断提升，亟需完备的自主任务规划方法克服卫星遥测指令控制存在的严格星地窗口约束，实现任务动态实时快速响应。为此，提出了基于事件触发的异质卫星集群分布式自主任务规划方法，实现目标的发现、判断、成像在轨自主闭环。首先，建立了基于事件触发的分布式多星任务协商框架，通过电子卫星和成像卫星的双层招投标机制(DLCNP)实现事件触发式任务协同。其次，提出了考虑任务优先级的最小冲突集局部递进修改星上本地动态任务规划算法，实现任务实时动态加入本地任务方案和实时冲突消解，为多星任务协商提供星上在线任务规划求解方法。最后，提出了迭代密度聚类点目标合成方法，实现高价值点目标的聚类合成，并保证合成后的点目标簇可由单次成像覆盖，有效减少了目标确认成像所需成像次数。通过与全局启发式算法的任务分配性能对比试验以及与黑板结构的星间通信负载性能对比试验，验证了基于事件触发的异质卫星集群分布式自主任务规划方法的优越性。并且通过大范围区域内大量点目标聚类试验揭示了点目标合成观测比率随目标散布区域面积和目标数量的分布规律。

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