太空工厂是支撑长期空间任务和空间基础设施建设的重要技术形态，其核心在于在微重力、高真空、强辐射和大温差环境下，实现制造、装配、维护与资源循环的系统闭环。围绕太空工厂全生命周期，系统综述地面设计与验证、发射上行与部署、在轨运行与拓展、维护升级、退役回收等阶段的关键技术，重点分析可制造性约束、数字孪生、轻量化结构、制造工艺特征、材料性能验证、在轨故障诊断、机器人维护策略及原位资源利用技术；结合 NASA的Archinaut/OSAM-2项目及中国空间站验证案例，总结当前技术进展与现存瓶颈，并对未来太空工厂发展构想作出展望。
随着大规模卫星星座和星群的部署运行，航天器电源系统健康管理已成为保障航天器在轨长期可靠运行的关键技术，这与其核心供能角色和较高的故障率密切相关。然而，受航天器试验成本高、数据涉密性强等因素制约，该领域长期缺乏高质量的公开数据资源，进而限制了相关智能算法开发与验证。为此，公开发布面向航天器电源系统健康管理的全在环试验数据集——XJTU-SPS。该数据集依托于与真实航天器电源系统设计完全一致的硬件故障注入试验平台获取，覆盖状态预测、数据重建、工况辨识、异常检测和故障定位等全在环健康管理任务，包含4个子数据集，涉及33个测点、6种数据采集周期、6类宏观运行工况和17种故障类型，超70万个时间戳。此外，数据集还配套提供数理仿真模型，可支持机理分析、模型对比与算法验证等研究需求。期望XJTU-SPS能够为航天器测运控、数字孪生建模及物理信息算法等各项研究提供数据支撑，促进领域内数据开放共享与方法创新，从而提升航天器在轨运行的可靠性、安全性和连续性。
非晶合金是一种短程有序、长程无序的亚稳态材料，兼具金属力学性质的同时表现出热塑性材料的特点，可通过熔融沉积成型技术进行增材制造，有望成为太空金属制造的一条新技术路线。本文总结了近年来太空金属增材制造实验进展，开展了非晶合金熔融沉积成型技术研究，并分析其应用于太空金属制造的可行性。在此基础上，搭建了原理验证样机，成功制备出单层与多层堆叠的Vit106a非晶合金制件。同时，分析并验证了Vit106a非晶合金通过熔融沉积成型技术进行增材制造的可行性，初步确定了该材料的打印工艺参数，为非晶合金的太空增材制造提供了技术支撑。
面向日益恶劣的空间碎片环境，设计制备了一种高模量仿生螺旋碳纤维复合材料。采用二级轻气炮实验与有限元-光滑粒子流体动力学耦合仿真算法，阐明了碎片云相态演化与空间分布特征，探究了高模量仿生螺旋碳纤维复合材料的性能强化机理，并对比了不同撞击工况下，高模量和高强度两类仿生螺旋碳纤维复合材料与航天级铝合金材料的碎片防护性能。结果显示，在1.35 km/s冲击速度下，相较于高强度复合材料，高模量复合材料的碎片的穿孔直径、残余弹体质量及残余弹体动能分别降低9.25%、85.19%、89.50%；在不同撞击工况下，高模量复合材料的碎片防护性能优于高强度复合材料和铝合金材料；高模量复合材料凭借刚度优势，应力波传播速度更快、作用区域更广，能够有效抑制材料自身损伤并充分破裂空间碎片，从而提升了碎片防护性能。
随着人类的太空活动日益频繁，航天器解体引发的空间碎片急剧增加，对在轨航天器的长期安全运行构成严重威胁。针对航天器解体相关的多碎片清除问题，构建了一种轨道规划的优化框架。该框架通过基于动态中心的顺序密度聚类算法构建候选轨道集，并使用基于遗传算法的“时间点-轨道组合”优化算法，完成碎片清除器轨道的全局优化设计。同时，基于近地轨道典型场景，利用航天任务工具箱等工具开展数值仿真与性能分析。结果表明，该算法在工程约束下展现出良好的有效性与泛化性，为航天器解体相关的多碎片清理任务提供了轨道规划的理论与应用支撑。
可重构超表面因其能快速灵活地操控电磁波而备受关注。然而，其在如何实现对电磁波的宽范围连续调谐方面仍面临挑战。提出一种基于三维屈曲组装策略的可重构超表面，由选择性黏附在双轴预拉伸基底上的超原子组成。通过释放应变，超原子可从二维前驱体转变为三维形态，从而赋予超表面三维重构能力。有限元分析证实了结构的稳定屈曲行为，全波电磁仿真进一步表明超原子在三维重构过程中始终保持几何相位的线性调控特性。基于几何相位原理，设计并验证了可重构超透镜模型与动态波束偏折模型：可重构超透镜模型实现焦距70~295 mm内的连续动态调节，动态波束偏折模型使电磁波偏折角度覆盖30.0°~88.7°。该设计兼具机械柔性与电磁可调性，可实现对电磁波的相位、聚焦特性及波前方向的连续调控，为可重构成像、传感和动态波前操控等应用提供了新思路。
随着对天线精度与口径需求的增大，传统天线构型已难以满足精度调节与大尺度天线折展设计的要求。目前，解决这两种问题的主流技术路径分别是设计调节机构与在轨组装，而这两种技术路径均需要对天线进行模块化设计，并在模块间预留间隙用以安装调节机构或连接机构。等肋长且等间隙的天线骨架设计能大幅减少工程应用中的工作量，对推进空间天线技术的发展有重要影响。提出一种等肋长等间隙的模块化天线骨架拓扑设计方法，以六边形作为模块的包络图形，通过分析并利用拓扑图形基本单元的空间几何性质，在指定拟合球面半径、模块高度、模块直径和模块间隙的条件下可近似生成等肋长且等间隙的天线骨架模型。经验证，当拟合球面半径为150 000 mm、模块直径为15 000 mm且模块间隙为500 mm时，其肋长误差约为天线单个模块尺寸的5.67‱，模块间隙误差约为天线单个模块尺寸的4.93‱，通常情况下在工程允许范围之内。
针对第六代移动通信网络全球无缝覆盖需求，卫星直连终端通信是下一代通信系统的重要发展方向。鉴于传统单星架构在实现高性能卫星通信服务存在固有局限，分布式卫星集群架构凸显了其显著的优势。在此基础上，提出了一种面向该架构的专用卫星群几何构型优化方法，设计了一种注意力嵌入卷积学习的深度学习方法，基于数据驱动的方法优化卫星群几何构型，以实现波束聚焦和增益增强。结果表明，相较于现有构型设计方案，该方案优化的集群几何构型在波束方向图性能方面表现更优。在满足相同波束宽度要求的条件下，所提方法构型可实现更低的旁瓣电平。同时，分析了在天线单元总数固定的条件下，集群中卫星数量对性能的影响，研究发现更大的卫星数量（更细粒度）能够显著提升系统性能。研究结果验证了所提分布式卫星群设计方法对于实现高性能卫星通信具有重要应用价值。
块状金属玻璃（Bulk Metallic Glass，BMG）是一类具有非晶结构的合金材料，具有高强度、优异耐磨性和耐腐蚀性能，在精密制造及航天结构领域展现出重要应用潜力。BMG因在过冷液态区具备良好的热塑性成形能力，被视为太空增材制造的潜在材料之一。在BMG的熔丝制造增材制造过程中，加热温度直接影响材料软化状态与成形质量，其热响应呈现显著的非线性和时序特性，传统方法难以准确预测。为此，提出一种仿真驱动的迁移学习温度预测方法，以Vit106金属玻璃为研究对象，构建电-热耦合仿真模型，生成加热过程数据，并设计融合卷积神经网络与长短期记忆网络的时序预测模型，通过仿真预训练结合少量实验数据微调实现模型迁移。实验结果表明，该方法在小样本真实数据条件下仍能实现较高精度的多步温度预测。
随着我国航天技术的快速发展，在轨装配、舱外巡检及空间装备制造等任务对极端环境下的稳定、可控附着技术提出了更高要求。面向低温、真空和微重力等复杂工况，现有磁吸附、真空吸附和静电黏附等技术在适用对象、能耗水平、结构轻量化及环境适应性等方面均存在一定局限。仿生干黏附因其无需持续供能、质量轻、无残留且具备较强表面适应性，被认为是微小型空间附着系统的重要发展方向。然而，经典接触力学模型难以有效描述非球形微结构与软材料大变形耦合作用下的黏附行为，与此同时，不同材料、尺寸与结构形态之间缺乏统一的物理描述框架，制约了高性能仿生干黏附材料的理论设计与性能比较。提出一种面向仿生干黏附微结构的“柔性黏附”理论框架，引入柔性品质因数和等效黏附半径两个关键物理描述符，用于表征材料柔度、结构尺度与界面黏附能力之间的耦合关系，并揭示黏附强度随几何参数和材料属性变化的幂律演化规律。该方法突破了传统模型对理想接触形式的依赖，建立了适用于复杂柔性微结构体系的统一评价思路，可为不同仿生干黏附结构的性能分析、跨体系比较及新型黏附材料设计提供理论依据。相关研究为极端环境下高效、可控的微尺度黏附技术发展提供了新的分析框架和设计参考。
随着人类空间活动的不断扩展，空间目标不断增加，轨道环境愈加复杂，对航天器的在轨感知能力提出了更高要求。事件相机作为新型神经形态视觉传感器，具有时间分辨率高、动态范围广等特点，能够在复杂光照和高速运动的恶劣太空环境中工作。为此，开展了事件视觉的空间目标在轨检测研究。针对领域内事件数据欠缺且难采集的问题，设计了基于仿射变换与事件仿真的数据生成策略，构建了大规模仿真事件数据集E-SPARK。针对传统检测器时序建模能力不足的问题，设计了YOLO-ConvLSTM模型提取事件数据的时空特征，提高检测器对稀疏、弱响应事件的检测能力。通过在仿真事件数据和真实事件数据上进行实验，结果表明，相对于传统图像模态，事件模态在强光、弱光和运动模糊场景上具有更强的鲁棒性；所提方法在提高检测精度的同时，具备实时推理效率，具有星上部署的可行性。
在航天器微振动主动隔振系统应用中，普遍存在非线性传递路径和作动器输出功率受限的问题。在避免作动器过驱动的前提下获得良好的主动控制性能，具有重要的研究意义。传统航天器微振动主动隔振系统的设计多侧重于系统的非线性补偿或控制器输出功率约束单一维度，鲜有算法同时兼顾上述两个方面。为此，提出了一种输出功率约束的航天器非线性主动隔振算法。该算法通过融合沃尔泰拉非线性滤波模块和最小输出方差功率约束模块，在确保作动器不过驱的同时，进一步提升了主动隔振系统对非线性扰动的控制性能。数值仿真和地面实验结果表明，该算法能够灵活调控控制器输出功率，防止执行器饱和。地面验证结果表明，在飞轮3 000 RPM和6 000 RPM的典型工况下，该算法相较传统最小输出方差自适应控制算法的主动隔振性能分别提升了
为应对当前在轨航天器被探测及监视威胁频发、受威胁程度难以量化等问题，提出一种面向天基光电探测场景的航天器受威胁程度在轨评估方法。该方法无需获取实际探测成像结果，利用公开或参考数据对探测场景进行模拟计算，进而量化在轨航天器的受威胁程度。对于可见光波段探测成像，利用光学成像原理和基于约翰逊准则的可探测性评价度量，定义一套表征图像信息量的光学探测图像威胁指标模型；对于红外波段探测成像，提出一种将目标表观温差与目标等效尺寸相结合的交叉评价方法。最后，采用部分公开的航天器探测参数对评估方法进行了模拟实验验证，并对所研究的受威胁程度评估方法在完善空间态势感知链条、提升自主在轨防护能力等方面的潜在价值进行了初探。
