中国空间科学技术

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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

2026 (3): 1-18. doi: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2026.0033

摘要 ( 113 )

PDF(6324KB) ( 89 )

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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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

2026 (3): 19-33. doi: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2026.0034

摘要 ( 24 )

PDF(4791KB) ( 35 )

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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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

2026 (3): 34-46. doi: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2026.0035

摘要 ( 30 )

PDF(5761KB) ( 48 )

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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综合PNT体系中导航卫星的任务要求与关键技术

谢军, 张弓, 郑晋军, 刘云豪, 张朔, 马福建

2026 (3): 47-60. doi: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2026.0036

摘要 ( 16 )

PDF(10319KB) ( 24 )

随着全球卫星导航系统（GNSS）的广泛应用和新兴导航授时技术的不断出现，2020年起国际上GNSS发展与应用进入了一个新的阶段。各国均在加强GNSS与其他多种导航定位授时（PNT）技术融合研究的同时，更加关注GNSS系统创新与自身精度性能、连续性、完好性、安全性的提升，使其成为综合PNT体系的核心。在系统回顾国外GNSS建设和中国北斗系统成就的基础上，研究总结了卫星导航系统的发展趋势；按照构建以卫星导航为核心的综合PNT体系要求，梳理分析了GNSS用户新需求，对新型北斗卫星的任务进行了分析，提出了空间段导航卫星应进一步关注研究的关键技术，以期为推进卫星导航技术进步，建设“技术更先进、功能更强大、服务更优质”的北斗系统提供支撑。

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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

2026 (3): 61-76. doi: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2026.0037

摘要 ( 12 )

PDF(7243KB) ( 23 )

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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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

2026 (3): 77-93. doi: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2026.0038

摘要 ( 23 )

PDF(5536KB) ( 33 )

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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面向非结构化场景的机器人具身智能操控方法

解永春, 李明洋

2026 (3): 94-107. doi: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2026.0039

摘要 ( 30 )

PDF(15205KB) ( 31 )

采用机器人开展在轨服务操作正成为近年的技术发展趋势。然而，空间任务存在大量的非结构化场景，包含形状、尺寸等物理属性非规则的操作目标和背景环境。传统的操控方式须借助靶标等外部设备实现场景结构化改造，进而结合特征点规则匹配等感知方式实现精细操控，存在成本高、部署复杂、方法鲁棒性差问题。针对上述局限性，提出一种面向非结构化场景的机器人具身智能操控方法，设计支撑多类型输入指令与信息的具身智能架构并开展具体模块研究。在具身感知模块，结合视觉语言模型与零样本学习模型形成非结构化感知能力；在灵巧操作模块，结合位姿动态伺服与两级柔顺力控形成精细灵巧控制能力，在无须对设备进行复杂改造的非结构化场景下实现操作目标的智能感知与操作技能的灵活调用。面向电钻工具操控的典型应用场景，采用臂-手机器人系统实现感知、抓取、移动、调整、插孔、旋拧的全智能操作流程，实现了无结构化改造场景下的毫米级高精度操控实验验证。提出的面向非结构化场景的机器人具身智能操控方法，可为在轨服务等任务的空间智能自主操控技术的发展提供支撑。

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基于多参量耦合分布偏离的卫星关键部件健康评估方法

惠永超, 程月华, 姜斌, 李志强, 许宇航

2026 (3): 108-118. doi: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2026.0040

摘要 ( 24 )

PDF(8737KB) ( 19 )

卫星关键部件健康评估是保障在轨运行可靠性并支撑任务规划的重要环节。由于部件性能衰退过程通常由多维参量共同表征，且参量间存在耦合关系与协同变化。单一参量难以全面反映状态演化过程，而当前多参量融合方法多依赖专家经验或加权融合，难以刻画多参量间关联结构随退化演化的动态变化。为此，提出一种基于多参量耦合分布偏离的关键部件健康评估方法。首先，构建多参量联合分布偏离程度指标（Multivariate Distribution Deviation, MDD），引入Sliced Wasserstein距离对高维分布偏离进行高效量化。该方法从边际统计变化与耦合结构重构两个维度刻画退化过程，克服了传统Wasserstein距离在高维样本下的计算瓶颈。其次，提出退化动量（Degradation Momentum, DM）指标，通过累积联合分布偏移速率的正向增量，量化状态偏离程度与退化趋势强度，表征退化的持续性与加速性。进一步，将MDD与DM组合构建二维状态特征空间，并采用谱聚类对该空间进行自适应等级划分，实现全寿命健康状态的连续跟踪与阶段识别。基于真实动量轮与陀螺仪数据的验证表明，所提方法能够有效捕捉退化早期微弱变化、识别状态演化过程，并实现稳健、可解释的健康状态评估，为卫星部件健康管理提供了一种兼具理论意义与工程可实施性的多参量评估策略。

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Halo轨道保持的事件触发模型预测控制方法

李嘉维, 杜崇瑞, 代洪华, 岳晓奎

2026 (3): 119-129. doi: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2026.0041

摘要 ( 9 )

PDF(5636KB) ( 20 )

针对地月空间Halo轨道保持任务中，非线性模型预测控制（NMPC）在每个控制周期均需求解复杂的非线性优化问题，导致星载计算资源消耗过大的情况，开展了在轨道保持精度、能耗与计算效率之间进行平衡的研究。首先基于地月圆限制性三体问题（CR3BP）与小推力轨道动力学建立了高精度动力学模型。进而，创新性地引入了事件触发机制（ETM），提出了两种事件触发非线性模型预测控制（ET-NMPC）算法。该方法摒弃了传统固定周期触发模式，设计了基于航天器实时位置跟踪误差的事件触发机制：仅当跟踪误差超过预设阈值时，才激活NMPC在线滚动优化；在误差低于阈值的非触发时段，则分别采用控制量冻结策略或控制量置零策略这两种低计算负荷的控制方式，从而从机制上避免大量不必要的在线优化计算。长期数值仿真结果表明，所提出的ET-NMPC策略在保证控制精度的同时，能显著降低计算负荷。在合理阈值设置下，两种策略相较于NMPC的平均计算时长节省率均超过50%，平均触发率降幅超过77%，实现了控制性能与星载计算资源消耗的平衡。提出的控制框架及其策略为资源严格受限的深空探测轨道控制任务提供了一种新的“按需优化”解决方案，显著拓展了非线性模型预测控制在复杂动力学系统中的工程适用边界。

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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

2026 (3): 130-142. doi: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2026.0042

摘要 ( 14 )

PDF(7032KB) ( 38 )

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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Multi-phase trajectory programming with divert capability for lunar lander powered descent

ZHANG Xiaowen, WANG Dayi, HUANG Xiangyu, LI Ji, WANG Tianshu

2026 (3): 143-156. doi: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2026.0043

摘要 ( 14 )

PDF(5680KB) ( 26 )

It is important for a lunar lander to possess a large divert capability during the final landing phase, as this can enhance the tolerance for flight deviations in the early phase or improve the obstacle avoidance performance. Therefore, when designing the powered descent trajectory, sufficient final phase divert capability should be reserved at the minimum propellant cost. To this end, a multi-phase trajectory programming (MPTP) method for powered descent with approaching phase divert capability is proposed. First, the entire powered descent trajectory is divided into the main braking phase and the approaching phase. The main braking phase is responsible for dissipating the majority of the initial velocity. The approaching phase is responsible for safely and precisely flying toward the landing site. It is nominally a vertical descent trajectory and possesses equal divert capability in all horizontal directions. Then, a constant-thrust linear tangent guidance (LTG) accounting for the lunar curvature is designed for the main braking phase. For the approaching phase, a variable-thrust lossless convex programming (LCP) guidance considering the constraints of tilt angle and glide-slope angle is developed. Subsequently, to connect the two phases and further optimize the propellant consumption throughout the entire trajectory, a method for determining the phase switching condition is proposed. The originally difficult-to-solve two-parameter optimization problem is decomposed into two more easily solvable subproblems, which are solved iteratively via a bilevel optimization framework. Finally, the divert capability of the proposed method is verified through numerical simulation. The programmed trajectory is basically consistent with the results of the pseudospectral method, with the difference in propellant consumption being only 0.006%. This method is suitable for the rapid iterative design of nominal trajectories for lunar lander powered descent in engineering applications.

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地月空间连续推力追逃博弈鞍点求解方法

胡子弢, 刘潇翔, 杨彬, 刘鹏轩, 李爽

2026 (3): 157-168. doi: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2026.0044

摘要 ( 41 )

PDF(6380KB) ( 29 )

针对地月空间航天器连续推力追逃博弈场景，提出了一种面向限制性三体环境的航天器追逃博弈鞍点快速求解方法。首先，引入虚拟参考星和相对动力学理论，建立了圆限制性三体问题（Circular Restricted Three Body Problem，CRTBP）动力学框架下的轨道追逃博弈数学模型；然后，提出了基于相对动力学方程线性化策略的鞍点初值计算方法，通过在参考轨迹处对非线性相对动力学方程进行泰勒展开，构造了原问题的等效线性近似模型，从而实现鞍点初值的高效、稳定估计。最后，结合组合打靶法，完成了地月空间连续推力追逃博弈鞍点的快速求解。以地月空间远距离逆行轨道（Distant Retrograde Orbit，DRO）、近直线晕轨道（Near Rectilinear Halo Orbit，NRHO）及L1李雅普诺夫轨道等典型三体周期轨道附近场景为例的数值仿真结果表明，所提方法能够在不同轨道环境下实现追逃博弈鞍点的快速、准确求解，具备良好的收敛性与通用性。

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航天器大尺度相对运动的Koopman一体化控制研究

伦恒鹏, 王海了, 白雪, 徐明

2026 (3): 169-180. doi: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2026.0045

摘要 ( 9 )

PDF(6600KB) ( 21 )

航天器大尺度相对运动的轨迹跟踪控制是当前在轨服务等空间任务中的关键问题，传统基于局部线性近似的C-W动力学模型精度不足，难以满足工程需求。针对上述问题，提出了一种Koopman一体化控制方法，将动力学建模、状态估计与闭环控制统一于Koopman算子的全局线性化框架中，在保证计算效率的同时有效提升了控制精度和性能。该方法以状态变量张量积作为基函数，利用δ内积运算对Koopman算子进行高效建模，并在此基础上结合共轭无迹变换提出一种在线状态估计方法，仅需少量样本即可实现高精度状态估计，进一步地引入Koopman模型预测控制，通过冻结控制项系数将预测控制中的非凸优化问题转化为凸规划问题，实现闭环控制输入的高效求解。数值仿真结果表明，对于大尺度相对运动轨迹跟踪控制任务，所提出的方法在保持与传统基于C-W模型控制相当计算效率的同时，将燃料消耗降低至35%，并将轨迹跟踪误差降低至传统方法的2%。此外，在近距离相对运动条件下，该方法可退化为传统C-W控制策略，体现了其一致性与通用性。上述研究为航天器大尺度相对运动轨迹跟踪问题提供了一种高效且具有工程可行性的解决方案。

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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

2026 (3): 181-191. doi: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2026.0046

摘要 ( 7 )

PDF(7881KB) ( 18 )

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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航天遥感低空经济数字航路网构建与初步验证

张过, 方志斌, 江万寿, 运晓宇, 杨博, 蒋永华, 崔浩, 杨海明, 刘蒎, 赵齐乐, 朱春阳

2026 (3): 192-204. doi: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2026.0050

摘要 ( 362 )

PDF(10827KB) ( 46 )

随着低空经济的快速发展，低空交通基础设施正从概念探索迈向规模实践，数字航路网既指导设施网和空联网的建设，也为服务网提供有路可循的依据，是当前低空交通基础设施的首要建设任务。现有数字航路网建设方法存在风险度量不充分、拓扑结构化不完善及航路属性缺失等问题，且未明确建设所需的低空地理-胁迫要素的种类和精度，因此有必要进一步完善相关方法，以更好地指导低空经济数字航路网的建设和应用。针对上述问题，从无人机与地理-胁迫环境的交互机理出发，揭示了数字航路网建设所需的地理和胁迫要素种类，明确了地理要素的几何精度需求，分析了航天遥感探测手段对地理要素的获取可行性和满足程度；提出基于地理和胁迫信息、兼顾拓扑和风险的数字航路网建设方法，并在安阳市开展航天遥感地理信息底座、气象胁迫、数字航路网以及航路通信和定位质量评估等实装试验验证。结果表明：基于航天遥感探测手段生产的DSM高程精度优于2m，建筑物白模高程精度为3.83m，碍航物产品总体识别精度为80.77%，地表覆盖分类总体解译精度为79.5%，整体满足地理要素米级几何精度需求和地面属性区分需求；生产的数字航路网，相较人工设计航线，航路里程缩短7.6%，巡航用时缩短12.6%，高风险区域占比减少7.6%，非直线系数提升8.2%；相较飞手临时规划航线，航路里程缩短4.2%，巡航用时缩短3.4%，非直线系数提升18.5%，有效提高了空域利用率，降低了飞行风险，提升了飞行效率，满足“无人机可飞、低风险飞、高效率飞”的低空规模化飞行需求。

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透明转发架构IoT NTN卫星通信系统频偏影响分析

陈毅君, 丁晟, 高向东, 孟维晓

2026 (3): 205-214. doi: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2026.0047

摘要 ( 9 )

PDF(6447KB) ( 20 )

透明转发架构IoT NTN卫星通信系统采用正交频分多址技术，其性能受频偏影响较大，当前，在工程实践时，缺乏频偏影响分析手段。为给出可用于透明转发架构IoT NTN卫星通信系统工程实践的频偏影响分析方法，提出一种频偏分析模型和频偏相关指标设计建议。针对返向链路抗频偏能力受限的特点，通过仿真分析和测试验证，得到IoT NTN抗频偏能力极限。星历误差和时钟频率误差是影响系统性能的主要因素，根据仿真分析和测试验证得到，返向频偏不应超过200Hz。为保证不超过该门限值，卫星星历误差应保持在20m以内，地面段时钟频率精度不应超过3ppb，空间段时钟频率精度不应超过10ppb。除针对透明转发架构IoT NTN卫星通信系统外，该研究方法可推广至更广泛通信系统的频偏指标设计，为其工程实践提供有益参考。

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铰接式空间桁架结构动力学建模研究

薛永刚, 鱼则行, 张大羽, 马小飞, 王辉, 陈国辉

2026 (3): 215-223. doi: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2026.0048

摘要 ( 10 )

PDF(4144KB) ( 21 )

针对传统动力学建模方法因忽略实际铰链多自由度刚度而导致铰接式大型桁架结构动力学预测存在偏差的问题，对考虑完整铰链刚度特性的广义梁单元建模方法及其试验验证进行了研究。在经典铁木辛柯梁理论框架中，通过引入基于实测参数的完整铰链刚度矩阵，构建了能够表征铰链力矩传递特性的修正动力学模型。首先，设计铰链刚度测试实验，系统获取铰链在六个自由度上的刚度参数；并基于实测参数建立了修正的有限元分析模型，并通过对一个五周期单元的铰接式三角形桁架开展系统的模态实验，以验证模型准确性。模型验证结果表明：采用修正模型计算得到的前两阶弯曲模态频率与实验测量值吻合良好，相对误差均控制在10%以内；对比分析进一步证实，相较于传统理想铰链模型，修正模型能显著提升动力学特性的预测精度，凸显了铰链刚度对整体结构动力学行为的实质性影响。基于铰链刚度测试-仿真的联合建模方法，有效解决了因忽略铰链刚度而产生的模型系统性偏差问题，为航天器大型桁架结构的高精度控制和优化设计提供了可靠的数值仿真结果与理论支撑。

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空间张拉薄膜应力补偿法与自由振动分析

张文尧, 史创, 郭宏伟, 刘荣强

2026 (3): 224-231. doi: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2026.0049

摘要 ( 28 )

PDF(4293KB) ( 21 )

柔性太阳翼、薄膜天线等以张拉薄膜为核心部件的航天结构对应力变化高度敏感，在压缩载荷下容易出现褶皱。为构建更为精确的应力场解析模型，提出了一种基于叠加原理的用于精确分析角点张拉薄膜的自由振动的应力补偿法。首先基于由集中力引起的径向应力分布模型，建立了角点张拉薄膜的初始应力场模型。依据角点张拉薄膜的边界自由的特点，提出了通过在薄膜边界施加与初始应力场模型边界法向应力等值反向的虚拟外部载荷对初始应力场进行补偿修正的方法。在综合考虑膜的几何刚度、网格生成策略及空气附加质量的基础上，建立了张拉方形薄膜的自由振动模型，并通过将应力补偿法的计算结果与有限元仿真数据及NASA公布的实验报告进行对比验证模型的有效性。结果表明，通过应力补偿法获得的中心点第一主应力和第二主应力相较基准有限元结果的相对误差分别为0.93%与2.15%，表明应力构建精度较高。在模态分析方面，第1阶固有频率的理论计算值相对实验测量值的误差为4.6%，具有良好的准确性；在高阶频率中，如第5阶，理论计算的误差为27.7%，仍能保持较好的一致性，进一步验证了该方法在多阶振动预测中的有效性与适用性。综上所述，应力补偿法可有效构建物理合理的初始应力场，其应力场分布平滑且边界过渡自然，显著提升了模态分析的准确性，具有良好的工程实用性与推广价值。可为柔性太阳翼和薄膜天线等航天结构的设计与动态性能预测提供可靠的理论支持与技术支撑。

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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

2026 (3): 232-243. doi: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2026.0051

摘要 ( 12 )

PDF(14203KB) ( 16 )

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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地外探测基于多光谱特性的土壤力学特性反演试验研究

张洪嘉, 邢琰, 杨伟奇

2026 (3): 244-254. doi: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2026.0062

摘要 ( 94 )

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地外探测移动机器人巡视探测是拓展深空探测广度和深度的有效方式。然而当前在轨移动机器人采用的传统感知方法，在地外环境形貌原始自然、纹理相似度高、光照差异大，且缺少先验知识的条件下，难以有效识别非几何障碍（如松软沙区），进而影响移动机器人的安全运行。研究设计了基于多光谱特性的土壤力学特性反演试验研究：通过贝氏仪原位测量试验与光谱特性测量试验，构建涵盖多种模拟土壤的光谱特性曲线及对应的力学特性参数数据库；建立“光谱特性-土壤类型-力学特性”的分级映射机制，定性推断土壤力学特性；采用祝融号在轨多光谱图像数据进行测试验证。验证结果表明，通过分析巡视区域光谱特性识别主导土壤类型，并根据数据库关联其典型力学特性参数，可定性推断土壤力学特性，为地外机器人安全路径规划提供决策支持。

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