航天器深层介质充电被认为是我国“双星计划”卫星在2004年7，8月份发生异常的原因。本论文针对航天器深层充放电现象，进行了在我国航天器上进行在轨探测的研究。第一大部分对航天器充放电及其探测进行了回顾。对造成航天器充电的太空环境、充放电的机理和危害进行了分析讨论。第二大部分采用两种不同的方法分别对目前航天器上应用的介质进行了模拟计算。利用单次散射的随机计算方法对薄膜介质材料的12.5μm厚聚酰亚胺材料进行计算；利用线性沉淀模型方法对1.6mm厚的环氧树脂板材介质进行计算。单次散射的计算方法相对而言更精细但是存在着计算复杂、计算时间长的方面，比较适合进行单次的短辐照时间的计算模拟。而线性沉淀模型计算方法就有着计算相对简单耗时不长的优点但是存在着不够精细的缺点，比较适合于计算长辐照时间的的充电模拟计算。利用线性沉淀模型计算地球同步静止轨道、太阳同步轨道的相对论电子宁静期、增强期以及极大增强期时期的充电情况。显示在地球同步静止轨道存在着极大的深层介质放电的危险，背面接地方式的平面介质最容易充上高电位而危险。第三大部分对航天器深层充放电探测方案进行了研究并进行了部分关键传感器的计算和实验。首次发展出一套深层介质充电、放电和传播耦合特性联合测量的探测方案。国内首次提出并论证航天器深层介质充电的多样本在轨测量方案。对航天器深层充放电探测的三个探测部分的科学指标和方案的可行性进行了分别论证。航天器深层充电探测部分采用旋转斩波式对深层介质充电电位进行测量；航天器深层放电探测使用宽频带的梨形圆锥天线对放电电场频脉冲测量和接负载直接测量放电电流；传播耦合效应探测采用梨形天线测量内部空间的电场脉冲，并采用罗科夫斯基线圈对相关导线内的电流脉冲进行测量。