月壤水冰的导热特性蕴含着丰富的信息,准确测量其导热特性可能为确定是否含有水冰及判断水冰含量提供一种可行的方法。采样返回可能会改变样品的自然状态,而原位接触式探测具有低成本、低样品扰动的特点,其未来发展前景十分广阔。本课题以未来深空探测任务中月球南极永久阴影区月壤水冰探测任务为背景,面向月壤水冰原位触探需求,提出了一种导热特性的测量方法。该测量方法以多个圆锥构型探针作为热学传感载体,通过主动加热及被动感热的方式,测量月壤水冰热导率、体积热容与热扩散率参数。本文首先分析了月壤的导热特性及其主要影响因素,预测月壤水冰的导热特性范围,根据导热特性测量方法验证实验的需求,确定月壤水冰导热特性等效模拟物。针对测量对象特性及地外天体无人自主触探的特殊性,利用COMSOL仿真分析热探针各结构参数对导热特性测量的影响,设计基于热探针法的月壤水冰导热特性原位触探方案。其次,构建了热学探头触探月壤水冰的传热物理模型,通过建立热阻热容网络的方式,分析了热学探头在测量月壤水冰导热特性过程中的主要干扰源,并基于COMSOL仿真软件,对热学测量过程中的热流途径进行分析,讨论圆锥构型探针与基于瞬态线热源模型的探针在热学测量时的差异。研究并设计了圆锥构型探针测量月壤水冰导热特性的数据反演方法,并通过模拟仿真的方式验证其准确性。最后,研制了月壤水冰原位触探热学探头样机,并对热学探头进行标定,通过热学探头功能验证实验验证其具有测量月壤水冰导热特性的能力。