2025年5月29日，我国成功发射“天问”二号探测器，计划对近地小行星（469219）Kamoʻoalewa（震荡天星）进行采样返回任务。系统回顾国内外各研究团队早期对震荡天星的研究结果，综合报道该小行星的轨道特征、动力学起源、物质成分、光谱类型、尺寸、自转周期、轴指向、表面风化层颗粒尺寸分布、风化层厚度、潜在的演化历史及关键科学问题，并预测了返回样品的太空风化特征。
针对小天体着陆轨迹规划问题，提出了一种Radau伪谱法与凸优化方法结合的轨迹规划算法。伪谱法采用非均匀节点和拉格朗日差分多项式来逼近变量，为连续时间非线性规划（Non-Linear Programming，NLP）问题提供了一种离散化方法。该方法通过对分段的小天体着陆轨迹规划问题进行最优控制问题的构造和无损凸化处理，将所获得的凸优化问题在Radau伪谱法的配点上进行离散化处理，从而构建出一种适用于具有分段状态约束的小天体着陆轨迹规划的伪谱序列凸优化求解方法。该方法能够同时获得Radau伪谱法的指数收敛性和凸优化方法的求解速度快的优势，并且求解精度高。仿真验证结果表明，该算法在小天体自主着陆任务中具有可行性和有效性。
本研究聚焦冰质小天体近核区域尘埃喷发的动力学过程，针对现有数值模型计算资源需求较大的问题，将Fink等(2021)的一维简化模型拓展至三维情况，同时考虑了彗核自转效应（包括离心力与科氏力）及喷发尺度（全局性与区域性）的影响，构建了三维全球与局域尘气喷发（限定喷发源面积）的尘埃动力学模型，并利用67P/“丘里乌莫夫-格拉西缅科”的物理参数进行数值模拟，系统探究了尘埃粒子的驱离阈值、运动轨迹及落点分布规律。模拟结果表明：（1）尘埃粒子的临界驱离半径随纬度升高而减小；（2）粒子尺寸显著影响其运动轨迹与最终动力学行为；（3）由于彗核自转，在全球喷发中尘埃落点出现显著的系统性南北偏移，而在局域喷发中，该偏移效应受限于喷发源尺度而相对减弱。上述工作为理解冰质小天体近核区尘埃环境演化及深空探测器风险评估提供了理论依据。
小天体三维模型可揭示其形状、尺寸及表面地形地貌特征，是对其进行探测和科学研究的重要基础数据。对小天体进行三维建模，需依赖探测器抵近小天体时拍摄的高分辨率影像。传统方法（如立体摄影测量和影像光度法）已被广泛用于小天体三维建模。立体摄影测量需获取立体影像，其三维重建的细节程度取决于表面纹理丰富程度；而影像光度法则基于影像中各像素代表的亮度值，恢复重建像素级的地形细节。提出融合立体摄影测量与影像光度法的小天体像素级三维重建方法。首先，通过立体摄影测量方法构建较低分辨率小天体全球三维模型；其次，将全球模型划分为各局部子区域，通过影像光度法逐区域优化三维模型，提升其空间分辨率至像素级；最终，融合各子区域三维模型，生成小天体全球高分辨率、高精度三维模型。使用小行星“贝努”的3D打印模型在试验场拍摄的影像进行验证，并与作为参考基准的激光点云模型进行对比。结果显示，该方法生成的三维模型展现出精细的地形细节和优异的几何精度。该方法能为“天问”二号小天体探测任务的工程实施及相关科学研究提供高质量的三维形貌数据支撑。
近地小行星的自转轴指向和形状参数是研究其形成和演化历史，以及进行原位空间探测的关键参考信息。随着我国时域天文和深空探测技术的不断发展，越来越多的高校和科研机构正积极建设观测基础设施，这些设施也为近地小行星的观测研究提供了重要支持。通过建立日-地-小行星物理动力学模型，考虑不同三轴椭球形状的近地小行星，利用模拟光变曲线的数据，研究反演小行星自转轴和形状所需的参数空间。通过Lomb-Scargle和相位离散最小化方法从光变曲线中提取周期图，并构建了基于小行星反演技术的参数全局拟合流程。结果表明，测光精度为0.001时，4~6条光变曲线覆盖10°的太阳相位角即可完成反演；测光精度为0.010时，需要8~10条光变曲线覆盖20°的太阳相位角；测光精度为0.100时，建议先进行连续观测以覆盖多个完整的自转周期，随后通过稀疏观测进一步扩展太阳相位角范围以确认反演结果。此外，对于短轴近似相等的小行星，所需的太阳相位角范围可适当放宽。为利用光变曲线数据反演近地小行星提供了参考，同时为我国现有和建设中的地面和空间望远镜提供观测近地小天体的方法指导。
深空探测器在绝大部分时间内距离地球较遥远，导致通信时延长，实时测控能力大幅降低，遥测数据无法下行或下行速率极低。因此，深空探测器需具备自主故障诊断及长期运行能力，以减少地面对遥测数据的依赖。在有限的遥测速率支持下，探测器需及时将健康结果传回地面，以支持地面飞行控制工作。鉴于深空星载计算机系统采用集中与分布式相结合的体系结构，引入模块级、单机级、系统级分层思想开展故障诊断与恢复研究。这种方法既可多维度地开展故障检测，降低漏诊和误诊的概率，又可以多个分系统协同，实现系统级故障诊断与恢复，充分利用器上资源。为后续深空星载计算机系统的故障诊断与恢复奠定基础。
聚焦中国首次小行星探测工程，依据“天问”二号探测器载荷管理单元单机功能要求，介绍了单机的组成设计、工作模式及其功能。该设备通过电源故障隔离等设计手段，保障分系统供配电安全；借助在轨可更新的可定制化的状态监控和故障恢复处理等措施，提升系统容错能力。通过自主探测，实现了任务切换的精准化和任务规划的自主化；依托联合探测及科学数据预处理等数据管理设计，提升了科学探测效率。最终，该设备提高了有效载荷系统的可靠性，实现了集成化、自主化及高效化，为我国后续深空探测任务有效载荷系统设计奠定了技术基础。
研究小行星的暴露年龄对于理解其形成与演化具有重要意义。双小行星重定向测试（Double Asteroid Redirection Test，DART）任务的实施，不仅验证了动能撞击技术偏转近地小行星轨道的可行性，也为研究小行星暴露年龄及其成因演化提供了宝贵机会。基于DART撞击前后地基望远镜获得的可见近红外光谱数据，对主星Didymos表面及次星Dimorphos溅射物开展暴露年龄研究。结果表明，Didymos表面的暴露年龄约为45.7万年，表明主星在约45.7万年前发生了一次较大规模的物质脱落事件。该事件对主星的表面年龄几乎没有影响，但重置了次星的表面年龄及主星的暴露年龄。Dimorphos溅射物与主星Didymos的表面成分相同，但风化程度较低，这表明在次星形成后，主星和次星表面受到强烈的太空风化作用，而次星内部物质受到的太空风化作用相对较弱。
小行星作为一种独特的天体类型，兼具重要的科学研究与资源开发潜力，同时也构成潜在的地外撞击威胁，对人类社会安全具有重大影响。小行星表面的岩石分布特征对于研究小行星具有非常重要的价值。针对小行星表面岩石体积小、数量多、图像质量低，传统的方法难以进行统计的问题，引入基于YOLOv8的实例分割算法，以提升小行星表面岩石识别与分割性能。特别针对小尺度岩石识别任务，增加小物体检测头，提高实例分割算法对小岩石识别和分割的性能。在此基础上，结合切片辅助超推理（Slicing Aided Hyper Inference，SAHI）框架对高分辨率图像进行切片推理，以增强模型在大尺寸图像下的推理效率与分割精度。随后，利用椭圆拟合等几何分析方法，从分割结果中提取岩石的空间分布位置信息、尺寸参数及朝向特征。最后，将该方法应用于“贝努”（Bennu）小行星图像数据的处理与分析，结果表明，其表面岩石在分布模式上呈现出一定的空间规律性，验证了该方法在实际天体图像处理中的有效性与适用性。
“天问”二号小天体探测任务将利用单站雷达对近地小行星2016 HO3的内部结构进行科学探测。为了从单站雷达数据中重建小行星内部结构，提出了一种基于单站雷达数据的小行星内部结构三维全波形反演（Full-Waveform Inversion，FWI）算法。首先，基于三维双层洋葱型小行星模型的反演实验，验证了该算法的可行性和有效性。然后，系统分析了观测轨道数量、雷达观测点数和相邻轨道间距这三个观测系统参数对反演结果的具体影响。分析结果表明，当观测系统由3条轨道组成，每条轨道的观测点数不少于20，且相邻轨道间距为25~35 m时，反演算法能获得理想的反演结果。这不仅为小行星探测提供一种高精度的三维内部结构反演方法，还为“天问”二号任务的实际雷达观测系统设计提供了科学依据。
手性药物的对映体具有不同的生理活性，外界环境可能导致单一对映体发生消旋化，从而使其生物活性减弱甚至丧失。尽管美国国家航空航天局等机构已就空间辐射对药物稳定性的影响进行了研究，但针对手性药物稳定性的研究仍较为有限。黄酮类化合物作为食药同源的中药活性手性成分，具备潜在的太空应用价值，可用于预防和治疗疾病。因此，通过载人飞船和返回式卫星搭载黄酮类手性化合物，并利用手性液相色谱分析技术，探究其在太空环境中的手性稳定性。实验结果表明，受取代基种类和立体化学结构差异的影响，部分黄酮类手性化合物在太空环境中储存一年以内的稳定性较好，而橙皮素和花旗松素则发生了不同程度的化学降解或手性变化。为手性药物的稳定性及结构保护提供了理论依据，同时也为航天员在太空中的食品与药品健康研究提供了数据支持。
地基行星雷达通过主动发射电磁信号并接收小行星回波信号，可精确测量小行星的轨道，获得小行星的自转及形貌等特征，这对近地小行星防御以及行星科学研究等具有重要意义。深空组阵行星雷达（Deep Space Array Planetary Radar，DSAPR）技术已成为地基行星雷达探测方向的研究热点。介绍了深空组阵行星雷达技术的发展概况，梳理了国内外组阵雷达技术发展现状及趋势，包括戈尔德斯顿上行组阵雷达、Ka频段目标观测与监视、深空先进雷达能力、中国复眼及国内外下行组阵技术。在此基础上，介绍了喀什深空站天线阵系统的基本情况，并分析了基于喀什深空站多天线组成的深空组阵行星雷达技术优势。最后，针对我国喀什深空站天线阵系统可形成的4×35 m和20×35 m深空组阵行星雷达，进行了其深空探测能力的详细分析。
科学数据与地外样品是深空探测活动的核心成果，具有重要的科学价值。科学数据及地外样品共享已成为深空探测任务普遍实践。随着深空探测任务快速增加，科学数据共享及地外样品共享技术不断发展，相关规则也在逐步完善。结合主要航天国家在深空探测任务中的实践经验，对科学数据与地外样品共享的技术与规则的现状进行了分析，并对未来发展进行了展望，进而提出了对我国相关工作的建议。
针对星座卫星解体的短期危害评估需求，提出一种基于边值问题的解体碎片云短期危害评估算法。该算法从对卫星造成碰撞风险的危险解体碎片入手，通过求解两点边值问题，获得碎片应具备的解体飞散速度。利用CSBM解体模型，推导飞散速度和特征尺寸的联合概率分布密度函数，在此基础上获得特定尺寸碎片碰撞风险的数学表征。将该算法应用到星座卫星解体场景的短期危害评估，结果表明，解体碎片云撞击风险主要集中在共面卫星及与其存在高速交会的少量异面卫星上，这类卫星周期性穿越碎片云时存在高碰撞风险，且在首次穿越时风险达到最大值；其他卫星的碰撞风险则随碎片云扩散逐渐累积，但总体风险相对较低。该算法及相关结论，为解体事件的短期危害评估提供了有力支撑。
