光谱遥感与分析技术是获得大气物质结构信息，进行微量气体分子光谱分析，得到大气成份的浓度分布，了解大气循环、光化学过程、气候变迁的重要手段。为了更深刻地理解大气中的物理化学过程，在星载探测平台中不断应用更高分辨率的光谱技术已经成为发展趋势。空间外差超分辨光谱技术是一种综合了空间调制干涉方法和光栅分光方法的新型光谱探测技术。相对于其他光谱技术，其具有无运动件、高通量、容易获得超分辨率等特点，是极具潜力的适用于空间应用的新一代光谱遥感技术。　　本文以大气成分遥感的热点——温室气体探测为例，研究和探讨空间外差超分辨光谱技术以及应用该技术研制星载有效载荷的设计问题。首先对不同的大气探测载荷采用的光谱分析技术进行分析和对比，随后介绍空间外差技术的基本原理，经理论上分析比较空间外差技术与之的差别及优缺点。接着通过温室气体的星载探测需求分析（探测精度需求、监测稳定性需求等），论证了高光谱分辨率对于提升大气成分探测的能力有直接的影响，并确定采用空间外差光谱技术具有显著的优势。　　在这基础上，进一步提出了多种应用空间外差光谱技术的星载温室气体监测遥感器方案。经对比，采用了其中的二维扫描四通道反射式方案。并以方案中的CO2探测通道为例，设计了空间外差干涉光谱仪组件。同时结合结构设计、样机研制，对空间应用中的力学环境、热环境、真空环境等影响因素提出了相应的设计解决方案。最后进行了主要指标验证和空间应用环境的实验验证，证明了该空间外差超分辨光谱技术的光机方案合理可行，可以应用于星载温室气体高精度探测。