本发明是一种地球同步转移轨道(GTO)在轨卫星故障光电探测方法，该方法利用光学望远镜探测系统获取卫星在地球同步转移轨道(GTO)期间的光变曲线，通过分析相位角序列光变特性曲线得到目标的光照截面大小(OCS)评估卫星太阳能电池板的展开状态，通过分析时序光变特性曲线得到目标的自旋角速率评估卫星平台姿态控制能力，通过积累多圈次卫星相位角序列光变特性曲线评估卫星平台姿态调控能力，从而评估卫星故障状态，为及时抢救卫星提供可能。本发明的方法不依赖卫星系统的传感器和下行通讯数据，具有被动式无源接收特性，具有灵敏度高、精度高、探测距离远、能实时观测、数据处理快等特点。