本文作者：Mtrya
哈尔滨工业大学
哈尔滨工业大学（Harbin Institute of Technology，简称哈工大或 HIT）是工信部直属的"双一流"建设高校，航天特色鲜明。学校长期深度参与国家重大航天任务，工程落地能力较强。
1987年，哈工大成立了我国第一个以培养航天专门人才和开展航天高技术研究为主的航天学院。学院目前拥有力学、光学工程、控制科学与工程、航空宇航科学与技术、集成电路科学与工程等一级学科，在"学科研究—试验平台—卫星型号—在轨验证"之间保持紧密联动。截至2025年5月，学校累计研制并成功发射卫星36颗。其中"龙江二号"和"天都二号"两次环月相关任务，使哈工大成为国内高校中少数真正把地月空间工程能力送上月球轨道的学校。
与地月空间相关的平台与能力
航天学院与卫星研制链条
哈工大航天学院是学校开展地月空间相关研究的核心依托。围绕航天学院、卫星技术研究所和工大卫星，学校形成了从总体设计、分系统研制、载荷开发、地面测控到在轨应用验证的完整链条，具备从论文走向型号的实际转化条件。
月球轨道任务验证能力
2018年，哈工大研制的"龙江一号""龙江二号"随"鹊桥"中继星发射。其中，"龙江二号"顺利进入环月轨道，完成成像与科学试验，成为世界上首个独立完成地月转移、近月制动和环月飞行的微卫星，哈工大也因此成为世界上首个将航天器送入月球轨道的高校。
2024年，哈工大自主研制的15千克级探月卫星"天都二号"成功发射，与"天都一号"在月球轨道编队飞行，重点开展月球轨道通信导航新技术验证。与"龙江二号"相比，任务目标已从"能到月球"转向"如何在月球轨道稳定通信、测距、导航和组网"。
"地面空间站"与深空环境模拟
空间环境地面模拟装置，即"地面空间站"，是我国航天领域首个国家重大科技基础设施，可在地面模拟真空、高低温循环、粒子辐照、电磁辐射、空间粉尘、弱磁场、等离子体等多类典型空间环境。
公开报道显示，该装置通过国家验收并正式运行后，已累计运行超过5万机时，为空间站、深空探测、月球探测、火星探测、鹊桥号等任务提供支撑。月尘环境下的材料验证、深空器件抗辐照评估、载人登月可靠性测试，都需要这类地面模拟条件。
代表性研究方向
月球轨道通信导航
月球星座导航与定轨技术综述
文献信息：Zhang X, Sun Z, Chen X, et al. Summary of lunar constellation navigation and orbit determination technology[J]. Aerospace, 2024, 11(6): 497. DOI: 10.3390/aerospace11060497
摘要：月球是距地球最近的天体，其丰富的独特资源是地球资源的重要补充，对人类社会的可持续发展具有深远意义。随着大规模探测任务的逐步推进，月球探测器对通信、导航、测绘等服务的需求大幅增加，星座导航与定轨技术将成为未来月球探测基础设施不可或缺的组成部分。本文系统梳理了国内外月球中继导航卫星网络的现状，总结了单星与星座导航定轨的技术原理，探讨了月球导航星座定轨与导航的技术难点，分析了可能的解决方案，并对高精度定轨与导航方法的研究趋势进行了展望。
关键词：月球探测；精密定轨；自主导航
这篇综述来自哈工大航天学院与深空探测实验室等单位合作，梳理了月球星座导航的需求背景、体系构型、观测体制和定轨方法。月球轨道导航星座、轨道确定与时间同步，是未来地月基础设施建设的底层问题。结合"天都二号"任务来看，这一方向已和具体型号验证开始耦合，不止于纸面研究。
月球着陆导航与制导
行星探测下降着陆段光学导航方法与误差分析
文献信息：Mu R, Wu P, Deng Y, et al. Optical navigation method and error analysis for the descending landing phase in planetary exploration[J]. Aerospace, 2022, 9(9): 496. DOI: 10.3390/aerospace9090496
摘要：针对月球及行星探测器下降着陆阶段高精度光学导航问题，本文提出了一种基于空间位置分布模型的光学导航方法。该方法以撞击坑检测为基础，建立了基于撞击坑目标对应关系的成像余弦等效数学模型；通过描述探测器空间位置的几何分布，构建 Abel 李群空间环面，实现参数化光学导航的绝对定位。最后，以拟合椭圆为典型分析对象，讨论了撞击坑检测测量误差对光学导航系统定位精度与姿态的影响，并分析了不同撞击坑分布构型及不同检测误差对所提导航算法性能的影响。蒙特卡洛仿真实验结果表明，所提算法相比现有方法具有高稳定性、高精度和良好实时性的优势。
关键词：光学导航；撞击坑检测算法；空间位置分布；环面；月球探测
这项工作聚焦月球和行星探测器在下降着陆阶段的高精度光学导航问题，以撞击坑等稳定地形特征为核心，研究从图像检测、几何建模到误差传播分析的一整套方法。
面向月球着陆的自适应凸优化制导
文献信息：Mu R, Deng Y, Wu P. Adaptive convex optimization guidance for lunar landing[J]. Aerospace, 2023, 10(7): 634. DOI: 10.3390/aerospace10070634
摘要：本文提出了一种基于自适应凸优化的新型制导算法，以确保在月球着陆器参数不确定性条件下的鲁棒性，并满足末端位置、速度、姿态和推力约束。针对着陆过程中的参数不确定性问题，采用参数自适应方法，通过最优观测器对比冲和质量进行在线实时最优估计，并利用估计参数实现最优轨迹规划。为解决凸优化过程中末端姿态和推力水平约束困难的问题，引入快速调整阶段以满足末端姿态和推力约束；同时采用目标自适应方法对目标进行自适应调整，从而通过目标偏移消除快速调整阶段引起的位置和速度偏差。
关键词：自适应凸优化；最优轨迹规划；参数不确定性；目标自适应方法；月球着陆
这项研究重点解决月球着陆过程中参数不确定、末端姿态约束强、实时性要求高等问题，提出了带参数自适应和目标自适应机制的凸优化制导方法，在着陆精度与燃料消耗之间找到可工程实现的平衡点。
小结
在国内高校的地月空间研究中，哈工大的特点是工程底子厚，且已多次把相关能力真正送上了月球轨道。从"龙江二号"到"天都二号"，任务目标从"能进月球轨道"逐步转向"如何在月球轨道稳定运行和通信"；"地面空间站"则在背后提供持续的环境模拟支撑。研究方向从轨道导航定轨延伸到着陆制导，理论研究和型号任务之间的耦合比较紧密。