国家自然科学基金委员会-中国科学院空间科学卫星科学研究联合基金2017年度项目指南

一、设立宗旨

空间科学卫星科学研究联合基金由国家自然科学基金委员会与中国科学院共同出资设立，旨在发挥国家自然科学基金的导向和协调作用，吸引和调动全国高等院校、科研机构的研究力量，充分利用中国科学院研制的空间科学卫星平台开展前沿领域和综合交叉领域研究，开拓新的研究方向，发挥空间科学卫星的效能，促进开放和交流，提升我国基础科学自主创新能力，培养空间科学卫星科学研究人才，促进空间科学科研成果的产出。

二、实施原则

空间科学卫星科学研究联合基金是国家自然科学基金的组成部分，其申请、评审、管理和资金使用按照《国家自然科学基金条例》、《国家自然科学基金联合基金项目管理办法》和《国家自然科学基金资助项目资金管理办法》等有关规定执行。

三、2017年度资助计划、资助领域和研究方向

（一）实践十号返回式科学实验卫星（申请代码1：A02）

2017年度空间科学卫星科学研究联合基金（实践十号返回式科学实验卫星）对以下六个研究领域的24个研究方向进行资助，拟资助培育项目24项左右，直接费用平均资助强度约为140万元/项，资助期限为3年，研究期限应填写“2018年1月1日-2020年12月31日”。资助的研究领域和研究方向如下：

1．微重力流体物理

与地面常重力情况相比，微重力环境中的对流、扩散、相变、聚集等流体基本运动规律表现出极大的差异，并有许多地面环境中无法得到的新体系、新机制、新现象，引起人们需要对流体运动机理的再认识，并在宇航工程以及地面热能机械、采油等应用中发挥指导性的作用。微重力流体物理主要资助以下方向的科学研究项目：

（1）开展蒸发与流体界面效应研究，揭示蒸发效应与表面张力驱动对流的相互作用机制，建立界面流体动力学与传热理论模型。

（2）开展微重力沸腾过程中的气泡动力学特征研究，揭示气泡热动力学与局部热量传输间的耦合作用及其对传热性能的影响机制，理解沸腾传热内在机理。

（3）开展热毛细对流表面波研究，分析体系失稳临界条件以及随体积比的变化规律。

（4）开展微重力条件下石油组分热扩散特性的研究，获得多种组分的Soret系数的精确数据。

（5）开展颗粒流体气液相分离研究，系统地研究颗粒物质团簇形成条件、弛豫冷却过程，建立完善理论模型。

（6）开展胶体有序排列及新型材料研究，研究粒子排列和自组装机制。

2．微重力燃烧科学

微重力环境中，材料着火与地面情况差别巨大，其规律性认识以及理论模型的建立有待提高和完善，特别是飞行器舱内着火是载人航天器直接面临的严峻问题，需要逐步建立我国航天器用非金属材料防火特性的评价方法。微重力下煤燃烧实验，可揭示重力及自然对流影响范围和影响幅度，建立更准确的煤燃烧理论和模型，为我国燃煤设备的设计和运行提供理论基础。微重力燃烧主要资助以下方向的科学研究项目：

（1）开展微重力下导线绝缘层着火早期烟的析出和烟气分布规律研究，获得长时间微重力环境下过载电流大小、绝缘层厚度等因素对导线着火先期征兆的影响规律。

（2）开展非金属材料的燃烧特性研究，获得热厚材料在微重力条件下的燃烧规律及火焰特性。

（3）开展微重力下煤颗粒燃烧及其污染物生成特性研究，获得微重力下我国典型煤种煤粒燃烧的重要基础参数。

（4）开展微重力下煤粉燃烧及其污染物生成特性研究，揭示煤在微重力条件下燃烧的基本现象，认识煤燃烧基本特性和机理。

3．空间熔体材料生长

通过微重力环境抑制溶质对流，可获得地面重力场中难以生长的高质量材料，同时可探明地面重力效应掩盖的影响材料质量和性能的次级效应。通过在多功能炉中的空间材料实验，可攻克在地面条件下材料制备中无法解决的难题，获得在地面无法得到的高性能优质材料，开发新的材料制备工艺。通过天地对比研究，可揭示材料制备过程中的微观机理和组分、结构与性能之间的内在关联，发现新的科学现象，丰富和发展材料科学理论，指导地面的材料制备和生产工艺。空间熔体材料生长主要资助以下方向的科学研究项目：

（1）研究微重力环境下InAsSb晶体的生长规律，阐明三元半导体合金材料的缺陷形成机制、带隙与组分的关系及其光电特性。

（2）开展微重力条件下锡基合金及高温熔体的润湿特性与界面行为研究，揭示锡基合金微观结构的规律。

（3）开展碲化铋基热电半导体及复合材料空间微重力生长与性能研究，揭示热电材料微观结构变化与材料热电协同输运关联性的规律，获得组分均匀的高质量热电材料。

（4）开展InxGa1-xSb三元半导体晶体的研究，探索重力效应对晶体完整性和组分分布的影响。

4．辐射生物学

空间辐射生物学是空间生命科学研究的重要问题。空间辐射远高于地面环境辐射水平，是空间活动的重要有害因子。空间辐射具有组成种类复杂且与其它空间因素相互作用的特点，其有害效应和作用机理亟待阐明。同时辐射具有累积效应，是长期在空间工作和长程空间旅行的关键限制因素。揭示空间辐射效应和发现空间辐射敏感标志分子对于飞行器辐射防护设计和辐射效应管控至关重要。辐射生物学主要资助以下方向的科学研究项目：

（1）以水稻、拟南芥以及线虫为实验材料，研究空间辐射环境引致基因组不稳定的生物学效应机制。

（2）以家蚕为实验材料，研究空间环境对其胚胎发育的影响和变异的机理。

（3）利用野生型和辐射敏感的动物细胞及果蝇，研究空间辐射对基因组的作用和遗传效应。

5．重力生物学

重力生物学是国际空间生命科学研究的重要领域，是直接伴随人类飞向太空遭遇空间微重力环境后需要进一步深入研究的课题。通过微重力环境中的实验，在细胞、组织和个体等不同层次上认识和重力相关的生物学过程及重力所起的作用，并能以调节不同的重力水平为手段来研究生命活动，由此获得对地球陆生生物形态、结构和生理功能更深刻的理解和认识。上述研究成果将尽可能转化为地面的实际应用，并为长期的太空探索和开发提供保护措施，为构建再生受控生命支持系统奠定基础。重力生物学主要资助以下方向的科学研究项目：

（1）以长日植物拟南芥与短日植物水稻为实验材料，研究空间微重力条件下光周期诱导高等植物开花的分子机理。

（2）围绕微重力影响植物细胞壁这一科学问题，开展微重力植物生物学效应及其微重力信号转导研究。

（3）利用可定量控制细胞培养物质传输过程与条件的多腔室空间生物反应器系统，研究微重力下细胞间相互作用的物质输运规律。

6．生物技术

干细胞和胚胎发育是生命科学的前沿研究领域，是生物技术创新的重要基础。如何将干细胞和胚胎发育这类具有重要开发和应用前景的基础研究引入空间科学研究，以探讨空间环境对干细胞增殖、分化和人工组织构建的影响及其调控机制，对于将空间科学研究成果和关键技术造福于人类健康具有重要意义。关于空间胚胎发育的研究，有望为人类拓展疆域，星际移民提供生命能否繁衍的信息和基础数据，为地面生命科学研究提供新技术、新思路和新方法。生物技术主要资助以下方向的科学研究项目：

（1）以神经干细胞为研究对象，开展微重力条件下神经干细胞三维培养与组织构建研究。

（2）以造血干细胞为研究对象，开展微重力条件下造血干细胞三维培养与组织构建研究。

（3）利用空间干细胞培养盒，开展微重力条件下骨髓间充质干细胞的骨细胞定向分化效应及其分子机制研究。

（4）以小鼠2-细胞期胚胎为研究对象，探讨微重力环境对哺乳动物早期胚胎发育的影响及其机理。

（二）暗物质粒子探测卫星（申请代码1：A03）

2017年度空间科学卫星科学研究联合基金（暗物质粒子探测卫星）对两个研究领域的7个研究方向进行资助，拟资助“重点支持项目”7项，直接费用平均资助强度约为350万元/项，资助期限为4年，研究期限应填写“2018年1月1日-2021年12月31日”；拟资助培育项目15项左右，直接费用平均资助强度约为60万元/项，资助期限为3年，研究期限应填写“2018年1月1日-2020年12月31日”。资助的研究领域和研究方向如下：

1.卫星数据处理方法及暗物质科学研究

（1）数据处理方法研究

科学目标：对高能粒子在探测器中发生的簇射过程进行合理重建，得到入射粒子的准确原初信息。

研究内容：物理事例重建算法及在轨模拟软件的优化；TeV以上能区的粒子鉴别方法优化；空间探测器的绝对能量定标方法优化。

（2）高精度能量测量方法研究

科学目标：提高能量测量精度，确保粒子鉴别和能谱测量的准确性。

研究内容：BGO量能器的能量精确测量方法；BGO量能器灵敏单元荧光饱和特性分析。

（3）基于电子宇宙线的暗物质粒子间接探测

科学目标：通过研究电子宇宙射线的空间分布特征和能谱结构，测定或限制暗物质粒子的物理参量。

研究内容：电子宇宙射线的能谱、空间分布测量；基于电子宇宙射线数据的暗物质粒子物理参量测定或限制。

（4）基于伽马射线的暗物质粒子间接探测

科学目标：搜寻暗物质粒子湮灭或衰变可能产生的GeV-TeV伽马线谱信号或连续谱信号。

研究内容：暗物质粒子湮灭线谱、连续谱信号搜寻；基于伽马射线数据的暗物质粒子物理参量的测定或限制；暗物质粒子物理模型研究。

（5）暗物质粒子间接探测的本底研究

科学目标：获得暗物质间接探测相关的宇宙线（主要是正负电子、反质子）和伽马射线的准确可靠的本底。

研究内容：电子宇宙线的传播模型及银河系弥散伽马射线辐射模型；太阳系磁层对宇宙线的调制作用；矮星系及星系团的伽马射线天体物理辐射；邻近TeV高能电子加速源的证认。

2.宇宙射线和伽马射线研究

（1）核素宇宙射线研究

科学目标：精确测量核素宇宙射线，检验或发现能谱子结构。

研究内容：核素宇宙射线的能谱测量；新奇粒子、奇特物质（如分数电荷粒子、磁单极子等）搜寻；高能核素在探测器中的响应模拟及TeV能区强子物理模型检验。

（2）GeV-TeV伽马射线天文研究

科学目标：证认河内/河外伽马射线天体源、研究其辐射机制并高精度检验基本物理规律。

研究内容：伽马射线数据分析方法及软件优化；GeV-TeV源的多波段辐射、伽马射线大尺度结构研究；类轴子粒子搜寻及基本物理原理的检验；引力波、中微子事件成协的伽马射线电磁对应体搜寻。

（三）量子科学实验卫星（申请代码1：A04）

2017年度空间科学卫星科学研究联合基金（量子科学实验卫星）以量子科学实验卫星为研究平台，针对空间量子科学的核心科学问题研究，拟资助“重点支持项目”4项，直接费用平均资助强度约为700万元/项，资助期限为4年，研究期限应填写“2018年1月1日-2021年12月31日”；针对新原理、新方法和新技术的前沿探索研究，拟资助培育项目3项，直接费用平均资助强度约为180万元/项，资助期限为3年，研究期限应填写“2018年1月1日-2020年12月31日”。资助的研究领域和研究方向如下：

1．重点支持项目研究方向：

（1）空间量子信道传输特性与机制研究

科学目标：针对空间量子科学实验的的关键科学问题，面向未来全球话量子通信网络，开展空间量子信道关键特性与机制的前沿探索研究，在天地一体化量子科学实验平台上进行原理、方案或关键技术的演示和实验。

研究内容：发展白天光跟瞄、建立高效噪声抑制的量子信道等技术，探索实现全天时量子通信的新方法与新技术；开展基于自适应光学技术的量子信道大气湍流抑制机理与方法研究；开展各种类型空间量子信道建立机制与关键特性研究，为开展各种空间量子科学实验提供理论基础。

（2）空间量子密钥分发体制验证及其应用

科学目标：发展提高星地量子密钥分发速率的新方法和新技术、实现高速星地量子密钥分发及广域量子密钥应用演示；探索量子密钥数据在线处理算法验证。

研究内容：利用已有的量子科学实验卫星，对现有地面站进行技术改造提升量子密钥接收能力，发展多孔径合成接收、激光通信与量子通信复合应用、量子密钥数据在线处理等技术，实现千公里级星地量子密钥分发，分发速率达到100kbps；实现洲际量子密钥分发实验，开展广域量子密钥应用演示。

（3）空间尺度量子力学基本问题检验研究

科学目标：利用星载纠缠源在千公里的大尺度上直接产生安全量子密钥，开展Bell不等式实验检验并关闭测量独立性漏洞，探索基于两体纠缠实现远程态制备的理论和技术。

研究内容：利用星载纠缠源在相距千公里的两地实现量子纠缠分发；在此基础上通过对地面接收装置的设计改造，开展量子密钥分发实验研究；针对测量独立性漏洞，抓住宇宙随机数在量子星实验中的切入点，开展同时关闭局域性漏洞和测量独立性漏洞的Bell不等式检验的研究；发展远程量子态制备和测量手段，探索基于两体纠缠实现远程态制备的方法。

（4）远距离量子态传输与操控研究

科学目标：发展远距离量子态传输与操控的新方法与新技术、开展空间大尺度量子隐形传态实验研究，探索空间尺度量子中继关键科学问题研究，探索构建分布式空间量子信息处理网络研究。

研究内容：利用已有的量子科学实验卫星，发展地面多光子纠缠光源、双光子偏振与路径纠缠光源、高稳定量子干涉器件等技术，实现千公里级基于多光子纠缠量子隐形传态、基于双光子纠缠量子隐形传态实验；探索利用量子隐形传态实现量子中继、分布式量子信息处理网络的新方法和新技术。

2．培育项目研究方向：

主要针对空间量子科学实验的科学问题，开展新原理、新方法和新技术的前沿探索研究，主要研究方向如下：

（1）自由空间信道中的测量装置无关量子密钥分发研究

研究内容：开展测量装置无关量子密钥分发的安全性理论研究，发展高效率密钥提纯算法，探索利用自由空间信道开展星地测量装置无关量子密钥分发的可行性，开展基于卫星平台的测量装置无关量子密钥分发的可行性研究。

（2）星地量子密钥分发的军民融合组网研究

研究内容：开展星地量子密钥分发的标准和协议研究，在天地一体化空间量子科学实验平台和地面光纤量子通信网络的基础上，针对军民融合组网需求，在国家机要部门、银行金融机构、国家电网等领域开展组网应用研究。

（3）空间量子测量新方法研究

研究内容：探索利用空间量子科学实验平台进行精密定轨、时频传输、激光相位传递等量子测量的新原理和新方法，发展相应关键技术并开展演示实验。

四、申报要求及注意事项

（一）申请人条件。

本联合基金申请人应当具备以下条件：

1.具有承担基础研究课题的经历；

2.培育项目申请人应当具有高级专业技术职务（职称）或者具有博士学位；

3.重点支持项目申请人应当具有高级专业技术职务（职称）。

在站博士后研究人员、正在攻读研究生学位以及无工作单位或者所在单位不是依托单位的人员不得作为申请人进行申请。

（二）限项规定。

1.具有高级专业技术职务（职称）的人员（包括申请人和主要参与者），申请时不限项；正式接收申请到自然科学基金委作出资助与否决定之前，以及获资助后，计入限项。

2.申请人（不含参与者）同年只能申请1项空间科学卫星科学研究联合基金项目。

（三）申请注意事项。

1.本联合基金申请书报送日期为2017年9月11日至15日16时。

2. 空间科学卫星科学研究联合基金面向全国，欢迎符合条件的科学技术人员按照本《指南》范围和要求提出申请。对于合作申请的研究项目，应在申请书中明确合作各方的合作内容、主要分工等。

申请人申请本联合基金前，应当与相关卫星团队进行沟通，充分了解拟利用卫星的性能、状态、数据公开范围和用户时间分配情况等。

3.本联合基金申请书采用在线方式撰写，对申请人具体要求如下：

(1)申请人在填报申请书前，应当认真阅读本项目指南和《2017年度国家自然科学基金项目指南》中申请须知的相关内容，不符合项目指南和相关要求的申请项目不予受理。

(2)申请人登录科学基金网络信息系统https://isisn.nsfc.gov.cn/（以下简称信息系统，没有系统账号的申请人请向依托单位基金管理联系人申请开户），按照撰写提纲要求撰写申请书。

(3)申请书中的资助类别选择“联合基金项目”，亚类说明选择“重点支持项目”或“培育项目”，附注说明选择“空间科学卫星科学研究联合基金”；申请代码1必须选择拟依托卫星对应的申请代码A02、A03或A04，申请代码2根据项目研究领域选择相应学科的申请代码。以上选择不准确或未选择的项目申请将不予受理。

重点支持项目和培育项目合作研究单位的数量不得超过2个。

(4)申请人应当按照联合基金重点支持项目或培育项目申请书的撰写提纲撰写申请书，务请在申请书“研究背景与意义”部分首先说明联合基金重点支持项目或培育项目的研究方向名称；如果申请人已经承担与本联合基金相关的国家其他科技计划项目，应当在申请书正文的“研究基础与工作条件”部分论述申请项目与其他相关项目的区别与联系。

(5)申请人应当认真阅读《2017年度国家自然科学基金项目指南》中预算编报须知的内容，严格按照《国家自然科学基金资助项目资金管理办法》《关于国家自然科学基金资助项目资金管理有关问题的补充通知》（财科教〔2016〕19号）以及《国家自然科学基金项目资金预算表编制说明》的要求，认真如实编报《国家自然科学基金项目资金预算表》。

(6)申请人完成申请书撰写后，在线提交电子申请书及附件材料，下载并打印最终PDF版本申请书，向依托单位提交签字后的纸质申请书原件以及其他特别说明要求提交的纸质材料原件等附件。

(7)申请人应保证纸质申请书与电子版内容一致。

(8)资助项目在执行期间取得的研究成果，包括发表论文、专著、专利、奖励等，必须标注“国家自然科学基金委员会-中国科学院空间科学卫星科学研究联合基金”资助。

4.依托单位应对本单位申请人所提交申请材料的真实性和完整性进行审核，并在规定时间内将申请材料报送国家自然科学基金委员会。具体要求如下：

(1)应在规定的项目申请截止日期（2017年9月15日16时）前提交本单位电子申请书及附件材料，并统一报送经单位签字盖章后的纸质申请书原件（一式一份）及要求报送的纸质附件材料。

(2)提交电子申请书时，应通过信息系统逐项确认。

(3)报送纸质申请材料时，还应包括本单位公函和申请项目清单，材料不完整不予接收。

(4)可将纸质申请书直接送达或者邮寄至国家自然科学基金委员会项目材料接收工作组。采用邮寄方式的，请在项目申请截止日期前（以发信邮戳日期为准）以快递方式邮寄，以免延误申请。

5.材料接收工作组联系方式。

通讯地址：北京市海淀区双清路83号国家自然科学基金委员会项目材料接收工作组（行政楼101房间）

邮　　编：100085

联系电话：010-62328591

6.联系方式。

国家自然科学基金委员会数理科学部

地　址：北京市海淀区双清路83号

邮　编：100085

联系人：力学科学处 詹世革010-62327179；

物理I科学处 倪培根010-62325055；

天文科学处 刘强 010-62325940；

综合与战略规划处 张攀峰010-62326911。