针对当前空间碎片数量急剧增长问题，探究基于强电磁辐照的主动清除手段的可行性，以多层隔热结构作为典型危险空间碎片模型，重点关注其电磁响应敏感的金属镀层部分，通过构建复杂多环境因素物理场，在S波段强电磁辐照和真空环境下进行了验证实验。实验结果表明，在10⁻³ Pa量级的真空环境下，强电磁脉冲与多层隔热结构金属镀层发生相互作用，引发放电现象并产生等离子体，同时伴随着宏观动力学特性的改变。通过观察和分析，我们探讨研究了可能的物理过程，包括强场击穿导致材料点放电、面闪络引起材料网状放电和镀层损伤、粒子吸收微波能量导致材料变形以及等离子体烧蚀引起材料损毁等。该研究为利用强电磁脉冲辐照主动移除危险空间碎片提供了重要的技术支持。

针对低轨卫星激光通信中空间碎片可能造成的星间链路中断问题，提出一种方向增强的链路状态路由算法。首先搭建了卫星通信的网络拓扑结构，对空间碎片的运动模型和卫星的运动模型进行联合建模仿真，得到卫星与碎片的相对位置并进行星间可见性分析，提出了方向影响因子和方向增强指数，结合星间链路距离及传输时延综合考虑链路代价，从而选择合适的传输路径方向，依次在每个卫星节点对间进行最小路径选择，并以路由跳数为评价指标。仿真结果表明，在有空间碎片存在的环境中，所提算法能够在不牺牲通信质量的前提下，实现路由跳数相比Dijkstra算法降低14%，传输时延相比Dijkstra算法减少17%。

天基光学相机是空间目标探测的重要手段，世界主要航天大国大力发展天基空间目标探测技术以确保空间态势感知能力。首先介绍了国外应用于微纳卫星平台的典型空间目标探测光学相机，分析了天基光学探测手段的优势。其次针对基于微纳卫星平台的空间目标探测应用需求，提出“高效率镜头结合高灵敏器件”解决方案，并对光学相机进行了性能评估与设计参数分解。最后针对应用指标要求开展了系统设计与相机研制，并通过地面试验进行了性能验证，达到了预期探测效果，实现了5 kg级光学相机优于13星等的探测能力，可广泛部署于微纳卫星平台，为我国空间碎片研究、航天器碰撞预警提供高实时性数据支撑。

针对空间碎片天基观测量与编目数据库在轨关联难题，建立天基光学相机对空间碎片的观测模型，分析在轨应用环境对观测信息的影响，基于碎片轨迹一致性检测设计识别方法。为适应在轨应用的需求，提出了DTW与轨迹形貌差异量化检验融合的空间碎片识别方法。首先，依据DTW原理筛选出与待检测真实轨迹形貌最接近的预报轨迹；进一步，将初选相似轨迹之间的形貌差异量化为轨迹间总误差的标准差；最后，通过统计量检验实现轨迹一致性确认，轨迹一致则碎片成功识别。对所提出方法与轨迹直线拟合参数误差检验识别法进行碎片识别稳定性的仿真与实验对比。结果表明：DTW与轨迹形貌差异量化检验融合识别法是一种更稳定的碎片识别方法，对仿真及实验中的全部碎片及低轨卫星均能实现稳定识别，较轨迹直线拟合参数误差检验识别法稳定性明显提升。文中提出方法具有不受碎片运动特性、观测环境等因素影响的特点，可在卫星感知与防护领域广泛应用。

为在空间碎片测距过程中实时修正距离预报偏差，提高距离门回波搜索捕获效率和测距成功率，以空间目标轨道相对运动动力学为理论基础，构建了近圆轨道空间碎片距离预报偏差实时修正的理论模型和算法模型。理论模型中的空间几何模型定义了站-星矢量和预报偏差矢量的空间相对位置关系，状态演化模型以Clohessy-Wiltshire方程为数学基础对相对运动的演化过程进行数学描述，角度观测模型构建了视位置角度偏差观测量和预报偏差矢量的几何映射关系。算法模型以卡尔曼滤波器作为相对运动初始状态求解器，实现了对距离预报偏差真值的最优估计。所选近地合作目标的数值仿真统计结果显示，角度观测量标准差为2″时，距离预报偏差实时修正算法能够在过境弧段的前15%以内将距离偏差量修正至小于100 m，是一种有效的预报偏差实时修正技术。