安全、可靠、快速、低成本进出空间是大规模开发利用太空资源的前提。未来太空资源开发将获取地球可持续发展急需的大量战略性矿产资源，需要发展低成本的进入地球的能力。本文提出了一种超低轨摆渡飞船辅助的资源舱绳系返回技术，应用仿真建模对该技术进行初步分析，结果表明资源舱绳系返回技术有效降低了轨道速度和轨道高度，可减小再入地球的难度并节省进出地球的费用，有望为绿色、低成本、规模化进入地球空间提供一种新技术手段。
月表元素组成是国际上月球探测和研究的热点。伽马射线谱仪和中子谱仪等粒子探测器广泛用于月球遥感探测，提供了月表天然放射性元素（U、Th、K）、主要元素（Fe、Ca、Si、Al、Mg等）和水冰（H元素）的分布情况。这些数据极大地促进了人类对月球起源与演化历史的研究，同时也推动了近年来世界各国开发利用月球资源以及建设月球科研站的步伐。在国际月球探测新热潮背景下，本文从粒子物理和原子核物理的角度阐述了携带有元素特征信息的伽马粒子和中子的产生机制，介绍了伽马谱仪和中子谱仪的探测原理和探测器响应，并综述了近30年来粒子探测器在月表元素组成上所取得的主要研究成果以及相关数据分析方法。这些内容可为我国未来嫦娥七号和其他深空探测任务的相关研究提供参考。
月球基地对于人类长时间驻月和科学研究具有重要的战略支撑作用。然而，月震活动对月球基地的结构建造与服役会造成巨大的潜在威胁和安全挑战。本文归纳了四类月震的形成原因与特点，分析了浅源月震可能破坏月球基地结构的主要原因，总结了常见的月震监测及数据分析方法，结合四种典型月球基地结构，讨论了月震活动对不同结构造成的影响及结构动力响应特点，阐明了典型结构在月震作用下的失效条件、失效部位、应力分布、变形程度等，为未来月球基地结构的抗震设计和防震减灾研究提供了参考和展望。
我国国际月球科研站计划突出“科学认识+资源利用”双核心目标，以月球原位资源利用为首要技术内容。为有效配合国际月球科研站计划的工程实施，本文对贯穿月球原位资源勘察、开采与建筑建造环节的月面运输能力进行探究与设想，首先分析了现有月面移动能力在里程、速度与感知设施的缺陷；随后针对月面运输线路与载具的作业特点，梳理了对二者的基本要求，提出“载具+道路设施”的车路耦合运输系统架构；最后在总结、分析现有潜力工程技术后，提炼出一体化与标准化两条运输系统推进路径，建立基于任务区域环境特性的车路耦合运输系统遴选指标，并进一步给出三个关键研究方向建议，以求在系统顶层设计上为月面交通系统的过渡做好准备。
烧结月球土壤制备月球砖，是建造月球基地有效的原位资源利用方法。然而，传统高温烧结存在高能耗的弊端，不利于月面初期建造。冷烧结是超低温致密化陶瓷的工艺，为克服上述问题提供了一种解决策略。本文采用120 ℃、100 MPa和15% 10 mol/L氢氧化钠和90 min的冷烧结工艺，制备出月海和高地两种类型的模拟月壤块体材料，样品的密度分别达到2.33 g/cm3和2.31 g/cm3。在模拟月面环境下，样品的强度保持率分别达到94%和95%，热导率和热膨胀系数均低于地球混凝土，表明样品在月面极端环境中具有较高的可靠性。此外，冷烧结设备的能耗仅为0.79 kW·h，与传统高温烧结工艺相比节省了90.7%的电能。因此，冷烧结工艺在节能制造高强度和耐久性的月面建筑材料领域具有广阔的应用前景。
月球南极地区地形复杂，太阳高度角极低导致阴影区域变化大，为巡视器的自主导航提出了巨大的挑战。本工作提出一种面向月球南极的巡视器多模态感知与避障路径规划方案。一方面通过RGB相机获得全局的场景影像，进行初步的障碍物检测；另一方面利用深度相机获取实时的环境深度，通过简化的SLAM算法构建局部地图，即实时生成点云图；根据点云信息，计算路面粗糙度、坡度、阶跃信息等物理环境信息。利用上述多模态数据结合地图数据实时更新巡视器位姿和周围环境，结合使用多模态局部算法和障碍检测算法进行障碍物感知和避障决策，使巡视器能够动态调整路径。仿真结果表明该自主导航系统显著提高巡视器在复杂未知环境中的自主导航能力。
来自太阳系边际及以外的星际空间的能量中性原子，是认识邻近星际介质及其与太阳风相互作用的重要载体。受限于太阳系边际就位探测的任务时长与探测难度，在近地空间对日球层边际能量中性原子实施遥感探测更为切实可行。研究日球层边际能量中性原子可以增进对局地/邻近星际介质的组成及性质了解，深入验证太阳系演化与系内行星演变过程等空间科学问题，对推动我国空间任务和前沿科学发展有着重大意义。本文对近年来国际上开展或计划开展的日球层边际能量中性原子遥感探测的案例进行了总结，分析其探测任务的关键技术与科学目标，梳理了未来该领域的发展趋势及方向，针对我国今后的太阳系边际探测任务规划与技术发展提出了建议。
本文针对空间引力波探测自引力需求，依据“太极计划”空间引力波探测器设计方案，构建航天器整星有限元模型，基于有限元方法计算检验质量受到的自引力大小，分析将检验质量近似为单质点、多质点、立方体和类立方体情况下的自引力计算偏差，比较积分函数与理论解析公式的计算效果。仿真结果表明：当检验质量被近似为单一或多个质点时，其计算精度受质点数量限制；当检验质量被近似为立方体和类立方体时，其计算精度较高且两者相对计算偏差小于0.02%；当使用积分函数与理论解析公式计算自引力时，两种方法计算结果相差不超过10−18 m/s2，其中理论解析公式计算速度更快，可有效应用于后续自引力计算。
针对巡天望远镜星冕仪模块光机系统进行集成仿真分析和试验研究，首先根据星冕仪模块热边界仿真分析光机系统热温度场分布；其次，将热温度场映射到光机系统中，利用有限元方法分析在此温度场映射下镜面形变；再次，提取各镜面节点数据拟合镜面的刚体平移量和Zernike多项式系数，分别导入Zemax光学方案，分析温度场对光学系统影响，从而实现光机热集成仿真分析的完整过程；最后，通过试验研究最终方案在主动热控方案下光学性能。集成仿真结果显示，在主动温控载荷条件下，其波前畸变RMS值变化小于千分之一；试验测试结果显示，其波前畸变RMS值为1/25波长，满足指标优于1/20波长的设计要求。
针对国内无法进行髙焓气动热地面试验的难题，中国航天空气动力技术研究院研究团队利用磁等离子动力加热器、高频感应加热器和电弧加热器相结合的试验技术，实现了第二宇宙速度再入气动热环境的复现。试验技术在采用ϕ60 mm-SR90 mm等热流驻点模型时，可实现气流焓值范围8~87 MJ/kg，热流密度范围500~6800 kW/m2，驻点压力范围1~66 kPa，获得了4种典型防热材料烧蚀性能随高焓流场参数的变化规律，印证了碳硅复合热解防热材料的高焓烧蚀机理。在气流总焓一定的情况下，防热材料的烧蚀率随热流密度的增大而增大；在热流密度一定的情况下，防热材料的烧蚀率随总焓的增大而减小。该试验技术已经服务于探月后续项目，同时可应用于高温非平衡效应研究中，更可为将来的载人登月和深空探测提供设备基础和技术储备。
非受控航天器抢救是保护空间资产的重要手段之一，分析并确定目标的姿态运动状态对于失效航天器抢救十分重要。本文针对非受控航天器姿态运动及相关影响因素进行了梳理和总结，分析了空间环境干扰和航天器组件干扰的影响效果，并以SAST-1000平台为例，对以上干扰影响进行了综合分析，给出了特定情况下航天器的姿态运动模型简化方案和不同扰动对于动量矩和转动动能的影响情况。
空间碎片按尺寸可以分为大碎片、危险碎片和微小碎片。尺寸小于1 mm的空间碎片称为微小碎片，航天器对于该种空间碎片目前主要采取“抗”的手段进行防护，防护的主要设计流程是首先建立空间碎片环境工程模型；其次，对航天器运行轨道的微小空间碎片的时空分布规律进行评估；接下来设计防护措施对航天器进行防护处理；最后对航天器遭遇空间碎片撞击的风险进行评估。空间碎片环境是动态变化的，建立并修正空间碎片环境工程模型是一项有益的基础建设，需要获取微小空间碎片的空间环境探测数据。本文综述了近年来微小空间碎片环境探测领域发展，总结了目前主流的探测设备分类及发展脉络，分析了探测设备及其探测方法的发展趋势，提出了适宜的微小空间碎片多参数探测技术的方案。
针对行星撞击地球这一横在人类头顶的“达摩克利斯之剑”，以包括核爆、动能撞击等手段在内的近地天体防御技术作为解决该问题的首选方案已成为国际共识。纵使目前涌现了一系列协调近地天体威胁应对措施的机构与合作范例，由于这一领域的国际法框架尚未发展成熟，目前中国在国际合作层面仍面临着监测预警受限、在轨处置透明度不足以及决策机制有失合理等困境。有鉴于此，当下中国在推进国际合作的同时应积极构建自身太空话语权框架，整合国际条约文件的相关规定和其他公域治理经验，针对近地天体防御提出行动草案，并围绕信息共享、决策以及监督评估分别建立起完整的前、中、后期国际合作机制。这不仅有助于将“人类命运共同体”的理念拓展到外空领域，也将进一步促进外空和平和长期可持续利用，维护全人类在外空领域的共同利益。
