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2026,43(4):1-12 ,DOI: 10.19328/j.cnki.2096-8655.2026.04.001
Abstract:
月球是人类深空探测的战略前哨与核心枢纽，能源系统则是月球基地建设与长期运行的核心支撑，其技术选型直接决定基地的驻留能力与任务边界。当前，月球基地能源领域研究多聚焦于单一发电技术的性能优化，缺乏与基地近、中、远期发展阶段深度绑定的梯度化方案体系。本文结合月球基地不同阶段的驻守任务，厘清不同任务需求下的能量需求，对比分析月球基地可获得的能量驱动源，明确太阳能适合作为发电系统的驱动能源，提出在月球基地不同阶段使用的温差发电器(TEG)、光伏-再生燃料电池、闭式布雷顿-有机朗肯循环系统，明确核能发电系统的缺点，并给出满足月球基地多能需求的复合热动力系统架构，进一步完善月球基地的能源技术发展体系，为后续月球基地能源系统的工程化验证与技术迭代奠定基础。
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屈雯洁，顾梅嵘，梅悦旎，刘俊杰，刘硕，尚妍欣，王臻，唐泽成，周琳，陈人杰
2026,43(4):13-25 ,DOI: 10.19328/j.cnki.2096-8655.2026.04.002
Abstract:
随着深空探测与长周期在轨任务的飞速发展，研制适应空间极端环境的高可靠储能器件已成为航天技术发展的核心挑战。本文从空间多维极端环境出发，系统综述了储能器件在极端温度、高真空与复杂气压、粒子辐射及复杂重力场等多重极端条件下面临的核心科学问题，揭示了其在材料结构、界面稳定性和电化学动力学等方面的失效机理。在此基础上，重点梳理了近期在极端环境模拟、宽温域电池体系、高效控温功能材料、抗辐射太阳能电池和高精度储能结构等前沿方向的研究进展。最后，本文展望了该领域的未来趋势，指出通过智能材料设计、多元技术路径探索以及天地一致性评价体系的构建，推动下一代空间储能器件向高比能、高环境适应性及长寿命方向发展。
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2026,43(4):26-34 ,DOI: 10.19328/j.cnki.2096-8655.2026.04.003
Abstract:
热电池正极材料的性能对电池整体输出特性和安全稳定性具有决定性影响。作为一种典型的高可靠储备电源，热电池因具备长贮存寿命、快速激活及宽环境适应性等特点，被广泛应用于航空航天、武器装备及应急能源系统。以FeS₂为代表的铁硫化物因其高理论比容量和丰富储量而备受关注，但其本征导电性较差、热稳定性有限，制约了进一步应用。本研究以天然黄铁矿为研究对象，通过浮选、酸洗及热处理实现杂质调控，并以高纯合成FeS₂为参照，对两者的结构特征和电化学性能进行系统比较。X射线荧光(XRF)结果表明:处理后的天然黄铁矿除Fe和S主元素外，含有Ni、Cu等过渡金属杂质;X射线衍射(XRD)分析确认其晶体结构主要由FeS₂和CuFeS₂两相构成;热重分析(TGA)结果显示其分解温度约为450 ℃，表明杂质对热稳定性的削弱作用。电化学测试表明:天然黄铁矿样品可实现稳定放电，且其平均放电电压和比容量均较合成FeS₂有所提升。结合密度泛函理论(DFT)计算分析，Ni/Cu元素通过调节FeS₂的电子态密度和电荷分布，促进电子迁移并优化反应路径，从而实现性能增强。研究结果揭示了天然黄铁矿中微量过渡金属掺杂对电化学行为的协同调控机制，为航空航天等高可靠热电池系统中FeS₂类正极材料的性能优化及天然矿物的高值化利用，提供了新的理论依据与实验支撑。
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2026,43(4):35-43 ,DOI: 10.19328/j.cnki.2096-8655.2026.04.004
Abstract:
为解决碳酸丙烯酯(PC)基电解液与石墨负极不兼容的问题，提出一种新型氧杂噻唑烷类添加剂——1，2，3-氧杂噻唑烷-3-羧酸叔丁酯-2，2-二氧化物(BOCD)。通过密度泛函理论计算、电化学测试和多尺度表征相结合的方法，深入揭示了其在石墨-电解液界面处的成膜机制。结果表明:BOCD较PC更易发生还原活化，在Li+配位与电子作用下C—O键优先断裂，分解生成富含硫酸锂、亚硫酸锂和含氮有机组分的固态电解质界面相，有效抑制溶剂共嵌，保护了石墨结构。使用BOCD电解液的1 A.h 3.40 mA.h/cm2石墨||2.769 mA.h/cm2 LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2软包电池实现了226圈稳定循环，验证了该成膜策略对PC/石墨界面稳定性的改善作用。本工作为开发面向航空航天等宽温、高可靠应用场景的PC基锂离子电池电解液体系，提供了新的分子设计思路与实验依据。
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谢朝香，李薇，张婷婷，沈川杰，李国瑞，杨晨帆，谢海文，朱鸿儒，吉裕晖，吴波
2026,43(4):44-51 ,DOI: 10.19328/j.cnki.2096-8655.2026.04.005
Abstract:
锂离子电池的电极界面稳定性是影响电池安全性能的重要因素。本研究采用惰性的Al2O3 纳米涂层对负极进行表面改性，并研究该改性对电池电性能、热性能和电池热失控安全性能的影响。研究得出:Al2O3 的引入将石墨负极的反应热速率由175 mW/g降低到110 mW/g;在热失控方面，Al2O3 的引入将电池的热失控温度由316 ℃降低到280 ℃，尖峰温升速率由1 400 ℃/min降低到16 ℃/min。Al2O3 纳米涂层能有效改善负极热稳定性能，同时大大降低电池热失控温度和发热速率，极大提高电池的安全性。
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施祥蕾，郭哲俊，劭文龙，雷仁博，杨荞冰，周丽华，张占飞，钱勇，吴敏，孙利杰，李欣益
2026,43(4):52-60 ,DOI: 10.19328/j.cnki.2096-8655.2026.04.006
Abstract:
面向高功率质量比、可赋形的太阳电池应用需求，本文对5J高应力多结倒装生长砷化镓(GaAs)外延结构进行柔性薄膜太阳电池器件工艺研究。通过双失配外延层热退火应力平衡、热解膜临时键合、外延层剥离等工艺过程，并对剥离参数及大厚度外延层隔离槽刻蚀工艺进行优化，最终得到开路电压为4.58 V、短路电流密度为12.02 mA/cm2、光电转换效率为32.8%(AM0)、尺寸为2 cm×4 cm的5J薄膜GaAs太阳电池单体器件，其功率质量比达2 030 W/kg，为未来空间/临近空间及地面用可穿戴轻质高效能源供给系统提供技术支撑。
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2026,43(4):61-73 ,DOI: 10.19328/j.cnki.2096-8655.2026.04.007
Abstract:
TR电源系统设计是一个充满挑战的工程，其对整机效率、输入电压范围、功率密度要求较高。本文在阐述TR电源系统架构的基础上，从TR电源的拓扑选型、控制算法等方面，对比了不同选型方案的优缺点，详细论述了基于TR电源的DC/DC拓扑优化方法。综述了针对多模块并联、多管并联的均流技术，并结合其后级脉冲负载特性总结了外接电容阵的特性和状态监测技术，梳理了当前TR电源研究热点和未来研究方向，包括宽禁带半导体及模块封装应用、智能热控与热-电耦合建模、软启动动态响应技术和数字电源控制技术，为新一代TR电源的研制提供参考。
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2026,43(4):74-82 ,DOI: 10.19328/j.cnki.2096-8655.2026.04.008
Abstract:
针对高超声速飞行器面临的热防护及供电不足问题，提出一种超临界CO2半布雷顿冷电联供系统。该系统高压侧CO2在飞行器壁面冷却过程中以跨临界方式吸收气动热，后经过膨胀机做功排向环境，能在对高温壁面冷却的同时提供电能，实现冷电联供。结合高超声速飞行器的典型运行工况，开展系统热力学分析，讨论冷却通道内不同吸热压力和出口温度，对系统冷却和发电能力的影响。结果表明:相比闭式布雷顿系统，新系统的冷电联供性能得到显著提高，在不同吸热压力下，气动热吸热量提高9.1%~31.3%，输出功提高19.0%~42.8%;在不同冷却通道出口温度下，吸热量提高13.2%，输出功提高38.0%;在10~30 MPa吸热压力及770~1 000 K冷却通道出口温度范围内，系统热效率高达40.8%。当运行时间小于60 min时，半布雷顿系统的质量小于闭式布雷顿系统的质量，相比蓄电池的质量减少了54%。综合来看，本文提出的超临界CO2半布雷顿冷电联供系统为未来高超声速飞行器面临的苛刻热防护及供电新需求提供了一种全新方案。
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2026,43(4):83-91 ,DOI: 10.19328/j.cnki.2096-8655.2026.04.009
Abstract:
鉴于传统前视雷达成像技术仅能实现二维成像，本文对前视体制下太赫兹雷达的三维成像方法进行探究和验证。首先，基于均匀圆阵的多发多收体制，建立太赫兹涡旋雷达前视三维成像的回波模型;其次，使用分时多模态扫描成像方式，在二维成像基础上，利用不同模态涡旋电磁波在不同仰角的幅度差异性和在不同方位角的相位差异性实现三维成像;再次，提出改进后向投影-距离多普勒算法，实现目标三维聚焦成像的同时提升了成像效率。点目标仿真成像结果验证了所提方法在太赫兹多模态涡旋电磁波覆盖场景下的三维成像能力。
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2026,43(4):92-98 ,DOI: 10.19328/j.cnki.2096-8655.2026.04.010
Abstract:
为提高声表面波谐振器的品质因数，提出一种基于碳化硅衬底的水平剪切模式的声表面波谐振器。通过分析水平剪切模式声波在LiTaO3/SiO2/SiC多层衬底中的传播特性来确定器件几何参数。应用微纳加工工艺制备LiTaO3/SiO2/SiC和LiTaO3/SiO2/Si器件进行对比实验。结果表明:相比LiTaO3/SiO2/Si器件，LiTaO3/SiO2/SiC器件的品质因数提高了1倍，且符合理论的声波传播特性。与传统器件相比，该器件能更好地应用于滤波器、振荡器和传感器中。
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2026,43(4):99-111 ,DOI: 10.19328/j.cnki.2096-8655.2026.04.011
Abstract:
得益于其优秀的电学性能和较低的成本，绝缘栅双极晶体管(IGBT)在航天器电源系统、电机驱动系统和推进系统中得到广泛的应用。空间环境中存在大量的高能粒子，可能会导致IGBT产生单粒子效应(SEEs)而损坏，严重威胁航天器的正常运行。本文针对航天应用场景，系统梳理了目前国内外IGBT SEEs的相关研究成果，详细分析了IGBT SEEs的产生机理、失效过程和影响因素;指出了当前研究中存在的不足，并给出了未来可重点关注的2个研究方向。通过对空间辐射环境下IGBT SEEs进行系统性分析，可为开展IGBT SEEs研究和加固设计提供有价值的参考。
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2026,43(4):112-122 ,DOI: 10.19328/j.cnki.2096-8655.2026.04.012
Abstract:
针对传统高频半波长(0.5λhigh)布阵时，超宽带相控阵射频通道横向面积大、难以高密度集成的问题，基于切片Vivaldi天线，提出了一种0.6λhigh布阵双极化相控阵天线。通过调整电流环路，并将相邻极化单元间进行电连接，抑制了带内引入的寄生模式。设计了过渡结构以实现多级匹配，降低反射损耗。仿真结果表明:该阵列在2~18 GHz工作频带内，法向有源驻波比均不大于2.5;无栅瓣频段内覆盖了E面和H面±45°的扫描范围，且端口隔离度大于40 dB，交叉极化抑制比大于30 dB。其有效降低了射频前端集成的难度，同时相比0.5λhigh矩形布阵节省了超过30%的阵元。加工并测试了20×20阵列样机，实验与仿真结果符合良好。
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2026,43(4):123-131 ,DOI: 10.19328/j.cnki.2096-8655.2026.04.013
Abstract:
本文提出了一种毫米波双频可重构反射阵列天线(RRA)，该天线基于PIN二极管实现反射相位1比特离散补偿。基于提出的贴片偶极子单元，通过特征模分析观察到了2个潜在的双频带主模式，为单元工作在双频带提供了理论支撑。经仿真验证和单元实物加工测试，所设计的单元可在28 GHz和38 GHz频段实现180°±20°的反射相位调控，由该单元组成的RRA在28 GHz和38 GHz频段分别进行仿真。仿真结果表明:天线具有二维波束扫描功能，最大增益分别为24.7 dBi和27.1 dBi，天线口径效率分别为32.7%和30.8%。该天线具备5G毫米波的双频工作能力，在双频可重构智能超表面(RIS)的应用中具有极大潜力。
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2026,43(4):132-140 ,DOI: 10.19328/j.cnki.2096-8655.2026.04.014
Abstract:
面向星载软件高可靠在轨维护需求，本文提出一种多模式重构体系，通过创新存储架构与多版本协同控制机制实现软件动态更新。基于嵌入式文件系统的三态存储分区设计，结合分级启动控制逻辑，保障黄金版本的防篡改性与动态版本的安全切换;融合基于BSDIFF的增量更新算法与自适应压缩传输策略，构建覆盖指令注入、数据校验、原子写入及闭环反馈的全流程控制模型，确保重构过程的高效可靠。通过多模技术协同，系统支持全量更新、增量补丁及紧急热修复等多种场景，兼顾重构时效性与极端环境适应性。工程实践表明:该重构体系显著提升星载软件维护效率与系统鲁棒性，为复杂空间环境下航天器长寿命运行提供可靠技术支撑。
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2026,43(4):141-149 ,DOI: 10.19328/j.cnki.2096-8655.2026.04.015
Abstract:
毛纽扣高温、温度循环工作过程中易发生松弛与氧化现象，导致接触性能下降甚至失效。本文开展毛纽扣高温、温度循环试验，揭示其接触性能退化规律，研究毛纽扣可靠性评估方法。高温、温度循环试验分别设置3个应力条件，即125、150、200 ℃，-55~125 ℃、-55~150 ℃和-55~200 ℃。试验过程中毛纽扣压缩量约为15%，监测毛纽扣的接触电阻、压合力和压缩高度变化。结果表明:高温试验时毛纽扣长度先迅速变短，然后逐渐趋于稳定。500次以内温度循环时，毛纽扣长度呈平缓缩短趋势。高温、温度循环条件下，毛纽扣压合力变化量、接触电阻退化量与时间的关系均可用幂函数描述。采用基于性能退化的可靠性评估方法对毛纽扣高温和温度循环下的接触寿命进行评估。结果表明:铍青铜镀镍/金毛纽扣70 ℃压缩使用时，接触寿命t50%约为5.44年，-55~125 ℃温度循环条件下压缩使用时接触寿命t50%约为1 046次。
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2026,43(4):150-162 ,DOI: 10.19328/j.cnki.2096-8655.2026.04.016
Abstract:
成像式X射线望远镜是研究宇宙极端天体物理过程的关键设备。其研制流程中，地面性能测试作为核心反馈环节，可表征成像性能并指导技术优化。地面测试系统的关键装置为准直X射线束和满足分辨率需求的探测器;测试过程中，采用覆盖望远镜全口径的宽光束或小口径细光束会导致方法存在显著差异。本文系统介绍了成像式X射线望远镜地面性能测试的装置与方法，分析了不同装置的应用特点及测试流程中各类方法的作用机制，阐述了测试数据处理和误差分析过程，并探讨了地面测试技术未来的发展和优化方向。
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2026,43(4):163-173 ,DOI: 10.19328/j.cnki.2096-8655.2026.04.017
Abstract:
随着低轨巨型星座规模的持续扩张，星座内部失效卫星数量不断累积。在大气阻力作用下，这些失效卫星可能与星座内部的同轨或异轨正常卫星形成危险接近，引发碰撞风险。为此，本文提出一种面向星座内部失效卫星的碰撞风险评估方法。首先，基于长期轨道演化特征，通过引入虚拟卫星，建立失效卫星与正常卫星之间的相位角偏差方程;其次，结合轨道交点几何关系，构建失效卫星与同轨或异轨卫星的碰撞概率计算框架;最后，以“星链”星座为对象开展数值仿真试验。结果表明:失效卫星与异轨卫星的碰撞概率显著低于同轨卫星，但相对速度更高、碰撞后果更为严重，需重点关注;失效卫星与整个星座的碰撞概率呈现独特的“斜向带状”分布特征，表明星座的相位构型将导致失效卫星与特定相位间隔的卫星更频繁接近，该发现可为星座构型优化与安全管理提供重要理论支撑。统计结果显示:失效卫星引发的系统内部碰撞概率约为47.6%，接近于尺寸大于6 cm空间碎片所引发的外部碰撞风险(67.73%)。这表明，控制卫星失效率并完善在轨处置策略应成为未来星座安全管理的重点。本文所提方法可为星座构型优化与碰撞风险管控提供理论依据。
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2026,43(4):174-188 ,DOI: 10.19328/j.cnki.2096-8655.2026.04.018
Abstract:
在轨服务技术可以延长航天器在轨寿命、保障航天器安全稳定运行。在轨服务规划是指在一定约束条件下，对在轨服务中服务星的数量、位置、服务时间、转移轨道等进行合理设计，使之满足任务需求，并达到优化目标，如燃料最少、时间最短等。本文首先介绍了在轨服务的定义、分类、国内外研究现状，针对在轨服务规划技术，介绍了不同模式下的任务规划研究进展。其次分析了在轨服务任务规划中的重要问题，包括任务类型、约束、目标、动力学等，并建立数学模型。然后对在轨服务任务规划求解中的决策变量以及优化算法进行了总结介绍。最后对在轨服务任务规划的研究进行了总结，并对未来发展方向进行了展望。
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2026,43(4):189-202 ,DOI: 10.19328/j.cnki.2096-8655.2026.04.019
Abstract:
本文针对中纬度东南沿海区域高精度导航增强需求，给出了一种基于Flower构型的区域低轨导航增强星座设计方案。针对传统全球星座参数冗余度高、区域覆盖效率低的局限性，建立了轨道面升交点赤经范围缩减模型，构建基于地理特性的加权几何精度因子(GDOP)评价指标，并设计分阶段自适应差分进化算法(SADE)实现多约束参数高效搜索。仿真结果表明:所设计星座在目标区域实现100%连续性覆盖，平均几何精度因子值为1.728;优于北斗三号(BDS3)在同区域的表现。进一步联合分析显示，该星座与BDS3联合应用后，区域平均GDOP显著降低至1.178，平均可见卫星数提升至25.9颗，有效实现了导航效果的提升与复杂环境下的抗遮挡增强。本研究突破现有低轨星座设计中全局优化与区域增强的矛盾，所提出的分阶段参数冻结机制相比传统差分进化算法收敛速度提升近55%，为区域增强星座工程部署提供了理论支撑。
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2026,43(4):203-215 ,DOI: 10.19328/j.cnki.2096-8655.2026.04.020
Abstract:
重轨干涉合成孔径雷达(SAR)卫星的高精度空间轨迹重访，通常以参考轨道为基准形成虚拟编队系统，此类自主轨道控制具有高频次、小控制量的特征。随着国内外具有自主重访轨迹保持任务的卫星项目逐渐增多，在非合作卫星、无遥测数据的情况下，采用公开发布的两行式轨道根数(TLE)等轨道数据进行轨道保持状态评估的方法有待确立。轨道保持的状态评估主要包括2方面，即卫星在轨道保持控制基础之上形成的长期轨道运动特性和轨道控制策略的反演分析。地面测轨数据具有稀疏、非均匀、融合了控制效果的特点。数据分析过程中，针对周期性运动采用数据驱动分析方法进行频率分析。通过对轨道参数的解算，可以判断轨道保持控制使卫星能够长期保持良好的太阳同步、冻结轨道等轨道特征，这2项轨道特征主要受地球非球形引力场J2项作用影响。低轨卫星的受摄运动，还表征为受大气阻力摄动影响的轨道衰减、受日月三体引力摄动影响的轨道倾角长期和周期变化。上述摄动产生的影响均会改变虚拟编队的管径状态，需要卫星实施相应的自主导航与轨道控制。针对控制策略反演，通过对半长轴的数据连续性分析，确定轨道面内的控制点和控制量，通过对轨道倾角的周期项解析解比对和数据连续性分析，确定轨道面外的控制点和控制效果。
