本文围绕未来航天运输系统的发展问题，梳理了世界航天大国的航天活动及发展规划，研判了当前世界航天发展的主要态势，并据此对未来航天运输系统的能力需求进行分析；在此基础上，分析了当前国内外运输系统发展现状，针对未来大规模进出空间、空间转移运输以及载人火星探测提出了任务模式构想以及初步的运输系统方案，为我国后续航天运输系统发展及规划提供参考。

建设月球永久基地是人类探索太空的一大使愿。美国、中国和欧洲地区先后提出了在2030年前后建立月球永久基地的路线图和具体计划，而安全、稳定、可靠的水资源补给是建立月球永久基地关键前提。据近期探测分析，月球极地的永久阴影区可能存在含量较高的天然水冰赋存。然而，我们目前对水冰藏在地质时间尺度的演变规律了解甚少，导致目前针对水冰规模化开发的研究缺乏可靠的初始条件和边界条件，因此阐明稀薄水汽在月壤中的扩散规律对厘清水资源的赋存演变模式至关重要。然而，月球永久阴影区的水冰处于深低温、极高真空度和月壤混杂的复杂极端环境，地球条件下的扩散理论不再适用。具体而言，极端稀薄条件下月壤多孔介质微观结构内水汽分子的热力学描述方法缺失、月壤−水汽分子的相互作用数据缺乏、月壤原位堆积结构不明、无穷大努森数下多孔介质内的扩散理论尚不健全。为了解决上述问题，为进一步探测和开采月球水冰资源建立扎实的理论基础，有必要加强理论方面的研究，同时对未来的月球样品进行更多、更有针对性的分析和测试。

月球等无大气天体表面在（微）陨石撞击、太阳风辐照等极端太空环境作用下会发生太空风化，积累产生尺寸从纳米到微米不等的金属铁颗粒。这些金属铁颗粒的存在会显著改变天体表面的光谱特征，这种光谱改造效应会随着金属铁颗粒尺寸的不同而变化，为准确解读天体的遥感数据带来了巨大挑战。尽管经过几十年的研究，不同尺寸的金属铁颗粒形成机制仍未得到明确解答。本文通过对我国嫦娥五号月壤中的玻璃物质进行系统的显微分析，以具有明确撞击成因的旋转形状玻璃珠为切入点，成功区分了在玻璃珠凝固前后分别形成的大、小粒径金属铁颗粒，并证明它们分别源自（微）陨石撞击和太阳风辐照过程，揭示了（微）陨石撞击和太阳风辐照这两种太空环境在太空风化中各自的独特作用，深化了对空间环境与月表物质相互作用机制的理解，并为预测不同太空环境下的风化行为提供了重要的科学依据。

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。

随着国内外地球静止轨道、月球轨道、火星轨道以及月球或火星科研站等空间任务的蓬勃发展，在空间环境中高效利用太阳能资源逐渐成为研究热点之一。钙钛矿太阳能电池因其优异的光电特性、低成本、制备工艺简单等特点而备受关注。本文全面介绍了国内外钙钛矿太阳能电池材料的研究进展，包括钙钛矿太阳能电池的基本光电性质、几何结构及其研究现状；重点介绍了钙钛矿太阳能电池在空间环境中的应用，如其在高能粒子辐照、大温差温度循环、紫外辐照等特殊条件下的性能表现；最后对钙钛矿太阳能电池在航空航天领域面临的挑战进行了总结，提出了下一步需要重点研究和解决的问题。

随着人类对自然资源需求的增加和地球上矿产资源的消耗，向外太空索取资源成为了发展的必然趋势，其中小行星采矿因非常高的经济价值备受关注。近年来，美国冥王号和日本隼鸟2号均实现了对小行星的采样返回，我国天问二号任务也将对小行星进行采样返回。目前小行星采矿方向还停留在概念阶段，为此，本文针对小行星采矿问题，在小行星多面体引力场建模和球面谐波级数表面建模的基础上，对表面开采和掠飞捕获两种小行星采矿方案和所涉及的动力学问题进行研究。针对表面开采问题，提出了一种高效的小行星表面开采方案，并选取小行星Bennu为目标，结合表面开采需求，分析了其表面动力学特性。针对掠飞捕获问题，采用集中质量非线性弹簧阻尼模型仿真模拟了柔性绳网捕获小行星的动力学过程，并分析了部分节点的位移、速度与加速度，为未来小行星采矿任务提供理论指导。

欧洲航天局研制的木星冰卫星探测器是目前已发射的探测器中技术最为先进、任务最为复杂的。木星冰卫星探测任务是欧洲航天局“2015—2025宇宙展望计划”的首个大型任务，该任务将研究太阳系最大的行星——木星，重点探测木星的三颗冰卫星（木卫三、木卫四和木卫二）以确定它们的宜居性。本文对木星冰卫星探测任务的科学目标、有效载荷、飞行轨道、探测器关键功能设计进行了研究分析，给出了一种木星系探测任务初步设想，并对我国木星系探测任务提出建议。

在月表开展探测活动时，宇航员和设备的操作导致扬尘浓度远远高于自然状态下的扬尘。带电的月尘颗粒不仅会影响航天设备性能，其高度的磨损性和生物毒性还会对宇航员的健康构成严重威胁。为系统性地了解月尘污染，本文首先介绍了月尘的物理、化学特性和带电特性，以便深入了解其污染行为的本质。其次总结以往探月任务中的月尘污染问题，详细分析了这种污染对探月设备各系统的危害。最后调研了已有月尘防控方案，评估了其优缺点、适用场景以及未来的发展方向，特别是对以电磁力为主的多种防尘除尘技术进行了详细分析。未来的研究将侧重于电场主动防尘与除尘关键技术在模拟月球环境中的应用，以确保月球探测活动的顺利进行和宇航员的健康安全。

月球资源开发与利用是新时代世界航天大国月球探测的核心内容和焦点。本文介绍了月球资源开发工程的技术难点，提出了一种月球资源开发低成本规模化批量运返技术方案，其核心为全新设计的月基磁悬浮旋转抛射返回系统。该方案具有原创性强、易实现、高效益等技术优势和特点，能够大幅提升月球资源开发运返效率，降低运返成本，对实现月球资源规模化批量运返，促进其商业化开发具有重要的现实意义。同时本文还提出了月球资源开发应用系统大科学装置的构想，以服务于将来的月球探测科学研究以及月球资源开发与利用。

太阳能原位烧结成型月壤可有效实现月球的原位资源利用，有望成为月球基地建造最具潜力的工艺之一。本文搭建了以HUST-1模拟月壤为原料的太阳能聚光模具烧结原理试验系统，采用COMSOL计算了太阳能聚光模具烧结过程的表面辐射和固体传热，并开展了大气和真空环境下烧结的初步试验。仿真结果显示，当太阳辐照度为1368 W/m²时，模具内温度可达1100℃，满足月壤烧结成型的动力学要求。试验结果表明，烧结温度是太阳能聚光模具烧结月壤成型的关键工艺参数，当模具内温度达到800℃以上，模拟月壤开始固态烧结成型。受限于地球大气中悬浮颗粒对太阳光散射以及高温烧结阶段散热快导致的保温难、成型的块体强度较低等问题，需进一步优化试验系统，探究太阳能聚光烧结模拟月壤的致密化机理。

欧罗巴快船（Europa Clipper）是美国国家航空航天局迄今为止建造的最大的行星探测器，旨在评估木星的卫星——木卫二（Europa）的宜居性。该快船将于2030年进入木星轨道，环绕木星飞行并49次飞掠木卫二，在飞掠过程中该快船将获取收集科学数据。本文从科学研究的角度解释了“欧罗巴快船”任务选择木卫二的原因，介绍了欧罗巴快船的具体科学目标和科学载荷，最后分析了该项任务对空间科学的启示。

我国嫦娥五号、嫦娥六号月球样品采样返回和天问一号首次火星探测任务的成功实施，标志着我国已迈入了深空探测发展的新阶段。行星空间环境的研究对于理解行星演化规律以及未来合理利用空间资源具有重要意义。本文主要总结了人类已经实施的行星空间环境探测任务，展望了未来计划实施的行星空间环境探测任务，讨论和分析了我国行星空间环境研究面临的重要机遇，并对此提出了发展建议。

本文针对空间碎片现状及空间碎片主动清除技术，分析并提出了一种空间碎片清除方案，阐述了总体方案设计、碎片清除流程、捕获方案等；基于三维可视化技术，完成了空间碎片清除可视化仿真软设计；开展了仿真验证试验，动态展示了空间碎片清除任务可视化仿真流程。试验结果表明，基于空间碎片清除方案可有效完成碎片捕获，该方案为空间碎片清除方案可行性验证提供了可视化服务和验证支撑，对未来空间碎片主动清除及其他在轨空间任务具有重要意义。

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。

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。

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。

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。

本文对目前国际上成功开展的月球以远的深空无人取样任务探测器的降落伞回收系统方案进行了描述，归纳了主要的技术特点。这些任务包括：起源号、星尘号、奥西里斯-雷克斯号、隼鸟一号、隼鸟二号。本文对各任务方案及其特点展开讨论，分析了降落伞回收系统的几个关键问题，包括降落伞伞型的选择、降落伞等柔性产品的长期空间在轨存储可行性、开伞控制的方案选择以及下降过程和着陆后的回收标位手段等内容，并对深空无人取样探测器的降落伞回收系统方案及关键问题进行了小结。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

2023年初，美国商务部国家海洋和大气管理局下属太空商务办公室在前期开放式数据库架构的基础上，正式启动“太空交通协调系统”（TraCSS）项目，预计为民用和商业太空运营商提供基本的太空态势感知数据和服务，向可能面临碰撞危险的航天器发送告警信息，以实现太空飞行安全、太空可持续性和国际太空活动协调。本文根据美国太空商务办公室发布的项目信息以及太空交通协调系统相关开源论文，梳理分析系统建设路径、框架设计及系统各组件功能。TraCSS项目采用基于云的容器化微服务架构，实现了美国军方、民用和商业太空态势感知数据的整合和治理，进一步推动了美国太空交通管理实践。本文分析了TraCSS项目的发展历程、系统设计及可能影响，并结合其项目特色研提对我国太空交通管理发展路径和系统建设的启示建议。

本文提出了一种低成本的激光烧蚀陨石在轨试验方法。利用小型脉冲激光器烧蚀微小卫星主动释放的陨石球，结合激光测距仪、加速度计和姿态控制系统，实现靶体陨石球的有效跟瞄与速度改变量的测量；结合具体试验场景，给出了关键部件的参数设计，并对试验效果开展了初步的仿真，为将来评估激光烧蚀防御小行星真实场景效果所需的关键核心参数“冲量耦合系数”在轨实际测量提供了试验思路。

自20世纪90年代以来，美国、欧洲、日本和中国先后实施和规划自己的小行星探测和防御任务，小行星成为了继月球和火星后新的深空探测热点。纵观小行星任务的发展历程，立方星和着陆器的应用可在小行星采样返回、近地小行星防御等不同类型的小行星任务中发挥重要作用，提升任务的科学回报和任务效益。本文将分析立方星和着陆器在国外小行星任务中的应用案例，并针对我国首次小行星防御任务的任务目标和任务形式，在任务中使用立方星和着陆器提出一些设想。

了解小行星的物质组成对小行星起源与演化研究、太空资源利用以及小行星防御等都具有重要指导作用。硅质小行星是近地以及内主带小行星的主要类型，也是最常见陨石普通球粒陨石的母体。为了增进对硅质小行星矿物成分的认识，本文研究了光谱信噪比较高的8颗硅质小行星的矿物组成。通过对小行星混合光谱进行去卷积获得铁镁质矿物吸收特征，得到它们的镁橄榄石指数（Fo#）以及高钙辉石占比，并获得了小行星对应的陨石类似物。研究发现，Sr型小行星（3） Juno、（808） Merxia和S型小行星（4197） Morpheus具有较高的Fo#和较低的高钙辉石含量，成分类似于H球粒陨石。Sq型小行星（433） Eros具有相对低的Fo#和较高的高钙辉石占比，其成分类似于L球粒陨石。Sv型小行星（5） Astraea和S型小行星（17） Thetis与V型小行星（3908） Nyx和（4055） Magellan表面几乎不含橄榄石，这4颗小行星的矿物成分与玄武质无球粒陨石类似。本研究表明即便都是具有明显吸收特征的硅质小行星，它们的类型也具有矿物多样性，对应的陨石类型复杂多样。这既反映了小行星自身起源演化以及后期太空风化、冲击变质的影响，也说明了现有小行星光谱分类体系有待改进，在基于光谱解译小行星矿物组成及演化时需要谨慎。

空间碎片关系到各国空间活动的安全与航天事业的发展。随着空间碎片数量逐年增多，我国空间威胁日益加剧。本文针对空间碎片小体积、大动态、难以远距探测等问题，提出将天基分布式孔径雷达应用于空间碎片感知领域，从高精度编队飞行、时空频同步、波束合成3个方面对实现天基分布式孔径雷达的关键技术进行总结，并提出建议与展望。

近地小行星撞击是全人类共同面临的重大潜在威胁。通过监测预警发现撞击概率大的近地小行星，对其开展陨落预报，是防御小行星撞击灾害的重要前提。基于近地小行星短临预报任务场景的核心需求，中国科学院国家空间科学中心自主设计并开发了危地小行星撞击风险预报系统（简称“锐警”），其中的短临预报场景能够对进入地球一定范围内、存在撞击概率的近地小行星开展基于真实观测数据的轨道确定、轨道递推、陨落预报的全流程分析，为小行星撞击灾害防御提供参考。本文介绍了SHARP-IIS系统各功能模块的基本原理，并借助小行星2024 RW1、小行星2024 UQ两次撞击事件展示本系统在不同观测弧长下的表现。SHARP-IIS系统在观测弧段为7 h的2024 RW1场景中实现了较好的预测精度，与近地天体研究中心（CNEOS）记录的空爆信息相比，SHARP-IIS计算的空爆位置误差小于20 km，空爆时刻最小误差约1 s。

在执行空间目标精确测量和识别任务过程中，天基相机需克服海量复杂恒星背景下的干扰、单一探测手段下的图像特性缺失、目标与监视平台快速相对机动特性等复杂工况，完成对目标特性部位的精细识别和形心精确定位。通过远距离的空间目标检测技术和近距离的空间目标关键部件识别技术，利用特征点检测、形状分析、深度学习等多种方法，可实现对目标特征部位实时且准确地进行提取、匹配、跟踪，以及形心的测量和估计。基于天基共孔径复合相机的设计，本文开展了高分辨率成像仿真和验证，图像的关键特征细节分辨率可提升10%~30%，并实现了对目标的特征部位提取、形心定位、匹配识别等功能。

本文探讨了空天飞行器热防护结构的形式、特点以及健康监测与维护的重要性。热防护结构在空天飞行器运行中起着至关重要的作用，它不仅要承受极端的温度和压力，还需保证飞行器的安全。热防护结构的监测对象涵盖了其服役状态和可能出现的损伤。本文综述了国内外热防护结构健康监测的技术手段。其中，光纤传感技术具有高精度、抗干扰等优点，能够实时监测热防护结构的温度和应变；声发射技术可有效检测结构损伤的发生；超声导波技术能够对大面积结构进行快速检测。最后，本文以航天飞机为例，介绍了热防护结构的维护技术，包括对受损部位的修复等，确保热防护结构始终处于良好的工作状态，为空天飞行器的安全运行提供有力保障。

电连接器作为在轨服务与维护领域的航天装备基础元件，广泛存在装配和拆卸的接入需求，其自动接入技术涉及接触力感知、视觉识别与定位、机械臂柔顺控制等关键技术，具有重要研究意义和推广价值。本文基于6自由度机械臂、双目结构光相机及其控制软件，构建了不同类型电连接器的自动接入试验平台，采用关键点提取、RANSAC粗配准和ICP精配准等算法，实现了模板点云的精确配准，完成了不同类型电连接器接入状态的高可靠识别；采用机械臂导纳控制，实现了机械臂末端夹具的抓取定位-对中旋拧-插拔拆卸等系列化操控。以Y27和J30等不同类型电连接器作为典型案例进行自动接入作业测试，验证了平台系统和已采用方法的可行性。

基于三亚非相干散射雷达在2020年双子座流星雨期间的观测数据，研究了近地空间微流星体通量。2020年12月13至14日，在连续24 h观测时长里，共观测到9500次微流星事件，平均每小时约400次。根据雷达波束宽度及工作占空比等估算，近地空间微流星体通量为每日4.3次/百平米。由于受到雷达的观测模式和灵敏度限制，该估算值要低于实际微流星体通量值。微流星体通量周日分布差异较大，极大时刻出现在北京时间7:00，极小值时刻为19:00。美国“长期暴露设施”通过撞击坑获得的近地空间微流星体通量密度是三亚雷达获得的3倍。除了两种测量方式测量空间高度和测量时长等原因外，微流星体通量的地方时分布，可能是导致两者测量值差异的主要原因之一。本研究对建立我国自主的微流星体通量模型具有参考价值。

带电粒子束流的高效稳定传输在空间前沿科技领域中的应用至关重要。例如在空间高能物理、带电粒子束辐照效应研究等方面，精准控制带电粒子束流特性是实现高质量应用的关键前提。然而在带电粒子束流传输过程中，存在着带电粒子横向位移增加、束斑通量密度急剧降低等难题，严重阻碍了其应用效果与发展潜力。传统设计方法难以应对带电粒子扩束磁铁组设计参数繁多的复杂情况，致使难以获取全局最优解，无法满足日益增长的高精度束流传输需求。本文提出了一种带电粒子扩束磁铁组的智能优化设计方法。本文采用基于遗传算法的设计流程，首先深入分析扩束磁铁组前端加速器出束带电粒子的相空间坐标，依据带电粒子束光学理论、四极磁铁磁场空间分布理论，结合束流元器件空间分布精确计算束流传输矩阵，依据初始带电粒子相空间矢量算出装置末端带电粒子相空间矢量；其次根据加工能力与实际工况，基于神经网络修正的四极磁铁磁场分布理论确定磁铁几何参数、相对位置范围；最后通过遗传算法确定最优扩束模式和对应的最优参数。据此成功实现了对扩束磁铁组的高效优化设计，有效增加束斑横向尺寸、减小束斑内带电粒子间库伦斥力，压缩发散角。这一研究成果对于推动带电粒子束流传输技术的发展具有极其重要的意义，不仅能助力相关领域突破现有技术瓶颈，提升设备性能与应用效果，还将为后续更深层次的带电粒子束流操控研究提供坚实的理论与实践基础，拓展带电粒子束流在更多领域的创新应用前景。

高威胁小行星是指能进入地球希尔半径的小行星，是行星防御中监测预警任务的重点关注对象。本文基于最新的近地小行星轨道/尺寸分布模型，通过高精度小天体轨道外推构建了直径10 m以上高威胁小行星的仿真样本数据库，并可由此产生任意给定时间段内用户所需数量的高威胁小行星。通过轨道推演筛选出100年内密近交会潜在威胁小行星、高威胁小行星等子类，计算了各子类在近地小行星及潜在威胁小行星中的发生占比，证实了潜在威胁小行星作为重点监测对象的有效性；同时，通过分析各子类的轨道根数分布及随根数变化的占比分布，显示了两个交会子类的轨道半长径和偏心率的分布主要依赖于初始近地小行星的轨道分布，从而导致交会轨道中高偏心率轨道占比大。

地外人工光合作用技术在地外空间环境下模拟绿色植物的自然光合作用，通过物理化学方法将二氧化碳转化成氧气和含碳燃料，是一种二氧化碳高效转换和氧气再生的新技术。该技术不仅可将人类呼吸产生的二氧化碳转化为氧气，实现密闭空间的废弃资源原位再生循环，而且可利用火星等地外大气环境中丰富的二氧化碳和水等原位资源制备氧气和燃料。全面总结了地外二氧化碳转换技术的研究进展，详细阐述地外人工光合作用技术的概念和内涵，并分析其特点和应用前景。在此基础上，进一步提出地外人工光合作用技术试验目标，并介绍试验装置设计、相关地面试验结果和在轨试验进展等内容。最后，对地外人工光合作用技术进行总结与展望。

航天器用导电滑环内部产生的带电磨屑不仅会加剧滑环环道磨损，还会造成电场畸变，诱发真空沿面闪络，影响太阳能电池阵列的工作可靠性。通过建立滑环模型，利用仿真模拟导电滑环内部电场、电势和磁场分布，进而研究带电磨屑的迁移运动规律，并进行在轨试验观测互相验证。仿真分析表明，静电场下导电滑环的内部电场最大值为2.65×10⁴ V/m，带电磨屑受到电场力的作用向绝缘挡板侧面运动并聚集，最大速度可以达到3.92×10⁻³ m/s。在空间电子辐照环境下，内部电场最大值为3.7×10⁸ V/m，出现在“三结合”点处，最大速度可以达到4.05×10⁻³ m/s，迁移运动更为明显。在轨试验证实，磨屑具有向绝缘挡板侧面移动和聚集的现象。本文揭示了航天器用导电滑环中带电磨屑的迁移运动规律，为导电滑环的绝缘优化设计提供了理论支撑和试验依据。