针对目前地球极移观测手段存在解算滞后、难以捕捉短周期高频扰动的问题，提出一种基于高精度光纤干涉仪多站点联合观测的地球自转极移测量方法。首先，基于Sagnac效应推导了单站光纤干涉仪观测值与极移参数间的线性投影方程，构建了多站联合最小二乘解算数学模型。其次，重点研究观测站几何分布对解算稳定性的影响，引入矩阵条件数定量评估了设计矩阵的性态；针对不同地理分布场景，通过构建包含钱德勒摆动与周年摆动分量的复杂极移物理模型进行了仿真验证。研究结果表明，极移测量精度高度依赖于观测网络的几何构型，方案的设计矩阵条件数越小，系统对随机噪声的抑制能力越强；广域分布方案(经度跨度约为50°)的设计矩阵条件数(
随着一批新的多波段、多信使巡天设备的部署，暂现源的探测率呈现爆发式增长。面对巡天设备发现的数以十万计的暂现源，现有或规划中的望远镜数量严重不足，难以实现全天区、多维度(时变、成像、能谱、偏振)、多目标的同时后随追踪观测。轻量化聚焦镜、高精度可伸展桅杆以及紧凑型的焦平面探测器等技术的发展，使得微小卫星具有与天文台级空间望远镜近似的观测能力。“全变源追踪猎人星座”计划部署百颗微卫星组成天文星座，通过星座的智能化分布部署，不同卫星配置不同的载荷，实现多星对全天暂现源的同时多目标观测、不间断接力观测与多维度观测。全变源追踪猎人星座的核心技术将采用轻量化聚焦镜以及紧凑型探测器。
引力波探测、空间高精度成像及先进推进技术等前沿研究，对超静超稳空间实验环境提出了严格要求。其中，低频扰动抑制是构建高精度空间实验平台的关键问题。针对空间微重力环境下低频噪声抑制与微小推力高分辨测量的需求，提出了一种基于高温超导磁悬浮复合轴承的空间微小推力测量科学实验平台。该平台利用超导磁悬浮轴承的磁通钉扎效应与磁滞特性，实现了悬浮状态下的低频被动隔振与周向超低摩擦转动。通过构建具有频率无关特性的磁滞阻尼系统，平台在10 mHz以上频段具备良好的隔振性能。噪声功率谱密度分析表明，其可控制在1 μm/Hz1/2以下。在空间微重力条件下，系统摆脱重力不平衡势阱的影响，轴承转动摩擦系数预计可由地面条件下的10−6量级进一步降低至10−7~10−8量级，从而实现0.1 μN级微小推力的长时间高分辨率测量。该超导磁悬浮空间实验平台可为未来空间电推进性能验证、无拖曳控制技术验证等高精度空间科学实验提供支撑。
航天器精密定轨依赖于高精度的参考坐标系转换，而极移是实现该转换的必要参数之一。针对实测数据存在约13天时滞、传统预报缺乏物理机制的局限，提出一种基于地球自转动力学与加权最小二乘法的融合预报方法。该方法首先利用刘维尔方程将极移反演为激发函数，随后引入时间衰减因子进行加权最小二乘法外推，最终通过动力学积分重构预报序列。基于2019—2023年数据的验证实验表明，在1~365天内，该方法的精度优于最小二乘+自回归方法及国际地球自转和参考系服务发布的Bulletin A预报产品：较最小二乘+自回归方法提升精度约43.61%～46.50%，较Bulletin A提升精度约16.26%～21.08%。通过90天定轨仿真显示，采用该方法后，全球定位系统和“北斗”卫星导航系统等的定轨精度较Bulletin A提升23.97%～35.93%。结果表明，引入动力学约束能有效克服中长周期预报发散，减少定轨中的坐标系转换误差，为高精度自主定轨及深空探测提供可靠的技术支撑。
全面了解空间站密闭环境中的微生物特征是保障空间生物安全、实现微生物精准溯源、开展早期预警与高效清除的重要前提，其核心在于建立高分辨率的舱内微生物时序监测体系。2022年，中国空间站居留舱微生物监测任务在轨启动，面向空间生物安全需求，构建了微生物菌株发现、群落追踪、环境格局比较、潜在微生物风险识别的技术链，为长期载人航天任务提供系统化的技术支撑。介绍了以天宫尼尔菌(Niallia tiangongensis)为代表的中国空间站特色微生物。基于中国空间站运营早期“微生物-环境”耦合数据集，系统解析微生物来源、迁移路径、关键类群及其作用模式，并对深空驻留、月面基地等更高等级任务中空间微生物研究关键技术与发展方向进行了展望。研究成果将服务于空间站微生物防控策略制定和优化、载人航天飞行任务设计、航天器微生物控制标准升级等领域，并为深海、极地密闭舱等极端环境微生物管理提供参考和支撑。
航天器在空间调姿、变轨、发动机多次起动等任务中，会受到变推力作用，贮箱内推进剂易发生晃动，同时这种晃动反作用于航天器，引发系统刚-液耦合晃动，增加了精度要求较高任务的控制难度。其中的关键科学问题为微/变重力贮箱-流体刚-液耦合晃动下贮箱内气液分布及其演化规律。当前尚缺乏针对微重力条件下充液贮箱刚-液耦合过程的实验平台以及相关系统性研究。基于地基微重力落塔平台，设计并研制了充液贮箱自由晃动实验平台。主要实验装置包括箱体与一体化贮箱笼体，通过施加不同形式、不同大小的初始外载，可模拟充液贮箱自由晃动过程。借助此平台，可开展地面与落塔实验，实现系统刚-液耦合与变过载环境，提供微重力实验数据，填补微重力推进剂贮箱晃动实验条件的空白。
随着单级入轨、深空探测等技术的蓬勃发展，微重力条件下的空间实验系统成为各国研究重点。空间悬浮技术可以实现研究对象的稳定悬浮，较好地模拟了太空环境中的微重力环境，逐渐成为地面空间实验的主流技术。现行较为成熟的悬浮方式包括气动悬浮、电磁悬浮以及超声波悬浮。对上述较为成熟的三种悬浮技术进行了全面的总结，详细梳理了三种悬浮方式的研究现状以及悬浮原理，并分别重点分析了其在航天工程中的应用。气动悬浮技术的应用场景包括航天器相关设备的地面测试与制造、动压马达装置的在轨应用；电磁悬浮技术的应用场景包括多自由度磁悬浮地面试验技术、空间设备隔振、宽速域飞行器动力系统优化以及卫星低摩擦姿轨控；超声波悬浮则广泛用于微重力环境下燃料燃烧监测。最后，总结了一些新型的空间悬浮技术，并提出了未来空间悬浮技术的发展方向，为航天工程中空间悬浮技术的相关研究和应用提供了一定的参考。
针对未来火星探测任务中对于火星大气资源原位利用的需求，构建了一套低温等离子体原位制氧系统。在火星环境条件下，利用同轴介质阻挡放电反应器进行了二氧化碳分解制氧实验。研究了放电功率、气体流量等主要工作参数对二氧化碳转化率、氧气通量的影响，发现提高放电功率可有效促进二氧化碳的分解，并获得了最优的气体流量工作参数。采用原位光谱诊断技术，探究了放电过程中主要气体的分子和离子激发态在不同工况下的种类及分布特性，分析了制氧效果和对应光谱谱线强度的相关关系。实验结果表明，采用同轴介质阻挡放电能够有效实现火星低气压条件下的二氧化碳原位转化利用，为该技术的工程应用和其在甲烷等碳氢化合物原位制备领域的拓展提供了有效依据。
深空探测任务中，高增益天线的指向精度直接关系到测控通信的可靠性和数据传输效率。针对深空探测器高增益天线在轨指向校准的技术问题,系统分析了指向误差来源，提出一种基于星上自动增益控制遥测数据反演高增益天线对地指向校准新方法。该方法通过分析深空探测器飞行特点和约束条件，采用高增益天线与低增益天线协同工作机制，实现了天线指向在轨校准的系统化解决方案。结合“天问”一号火星环绕器的工程实践，详细阐述了校准方案的设计原理、实施流程和误差分析方法。在轨测试表明，该方法能够有效提高天线指向精度，指向误差优于0.10°，为深空探测任务提供可靠的技术支撑。
远距离逆行轨道作为一类稳定的周期性轨道，在深空探测任务中具有重要应用前景。其独特的空间热环境则对航天器热控设计提出了新的挑战。针对远距离逆行轨道的空间热环境特性开展研究，建立了远距离逆行轨道的外热流分析模型，定量分析了太阳辐射、地球红外辐射、地球反照辐射、月球红外辐射及月球反照辐射的强度与变化规律。研究结果表明，远距离逆行轨道整体呈现出近全日照的特性。地月辐射强度随雅可比常数呈现非线性变化。通过对在典型远距离逆行轨道与太阳同步轨道上运行的航天器的热仿真对比，发现远距离逆行轨道航天器温度呈现低频大幅波动特点。研究结论可为未来远距离逆行轨道航天器的热设计提供理论依据与工程参考。
针对遥感卫星视频成像过程中，由于星地相对运动造成面阵相机成像质量出现的问题，提出一种具备高精度、高稳定度视频成像波束区域无旋转姿态控制算法。该算法通过坐标转换法，构建波束区域偏航角计算模型，以此实现无旋转姿态控制；采用解析法，建立不规则波束区域在椭球地表的计算模型，为视频成像姿态控制技术提供参考模型；利用前馈补偿法设计姿态控制器，实现了高精度、高稳定度姿态控制。最后经过数值仿真对算法的精度和稳定性进行校验，并对视频成像的精度和稳定度进行分析。结果表明，该算法可以满足视频成像对姿态控制的精度要求。
