国家自然科学基金委员会地球科学部2022年度专项项目指南

——月球与深空探测科学研究（一）

载人航天、探月工程、火星探测等深空探测计划是国家重大战略部署，业已取得举世瞩目的成就。我国探月工程已实现绕、落、回三期目标，嫦娥五号首次实现我国的地外天体采样返回，天问一号火星探测工程通过一次任务实现了火星环绕、着陆和巡视。嫦娥五号返回样品是月球最年轻火山作用产物，对揭示月球形成与早期演化、月球结构与动力演化、月表过程与空间环境等问题有重要意义，为开展月球和深空探测科学研究、推动我国地球和行星科学的发展提供了重大机遇。

与深空探测工程相比，我国相关的基础科学研究相对薄弱、缺乏顶层设计、缺乏有组织的系统性研究，对未来的探测工程也未开展深入的前瞻性研究，相对国家关于科学与工程对深空探测的“双轮驱动”的要求尚有较大差距。针对上述问题，围绕国家月球和深空探测战略对基础科学研究的需求，充分发挥国家自然科学基金的基础性、科学性、前瞻性和引领性优势，国家自然科学基金委员会地球科学部拟启动“月球与深空探测科学研究（一）”专项资助工作。

一、月球板块

（一）科学目标

以嫦娥五号样品和探月工程前三期科学探测数据分析与研究为切入点，采用多学科研究方法开展相关科学研究，揭示月球的物质组成、形成机制和动力演化，查明月球成壤过程和月球与空间粒子相互作用机制，评估月球表面资源可利用性，获得地月系统演化和地月空间环境新认知。

（二）拟资助研究方向

1.月球磁场记录和演化

确定月球玄武岩中磁性矿物种类、载磁能力等磁学特征，反演月壤岩屑磁化历史和成因；确定玄武岩岩浆喷发时的古磁场强度，揭示20亿年前月球发电机状态；反演月球磁场演化历史。

2.月球年轻火山活动特征、驱动因素及壳幔分异意义

分析月壤玄武岩岩屑中特殊结构和组成；实现针对同一样品/矿物多同位素（如Mg，Fe，Ca，Ti，Cr，Cl等）的高精度分析，并籍此（定量）约束月球岩浆结晶分异过程、研究月球岩浆洋的出现、冷却、壳幔分异过程、后岩浆洋火山活动等各个热演化阶段的信息，验证/提出月球热演化模型。验证/提出月球年轻火山岩浆活动的驱动因素；解析年轻地质活动产物叶状陡坎的成因机制和月球应力场演变。

3.嫦娥五号月壤中非月海物质与月球早期演化

鉴定月壤中非月海物质颗粒的母岩类别，分析其形成和演化过程，确定母岩源区的深度和性质；结合理论计算和遥感观测，揭示月壤不同物质的来源和相关地质过程；结合实验模拟、数值计算，探索月球的内部结构和不同深度的物质组成、月球形成和早期演化过程的制约。

4.月球水和挥发分的含量与来源

确定月壤中不同矿物/组分中水和挥发分的含量、分布及来源；研究月球岩浆去气过程中挥发分的行为，制约月幔源区水等挥发分的含量、来源及其时空演化；基于撞击玻璃，识别外来挥发分的加入和撞击过程中挥发分的丢失；开发极小样品量月壤中有机质种类和来源探测技术，寻找月球水与有机物质的潜在联系。

5.月壤暴露年代学和月球空间环境

完善月壤暴露风化年龄高精度测试技术；结合不同层位月壤颗粒的暴露年龄、矿物结构和同位素组成，揭示太阳风/地球风/宇宙射线等对矿物/玻璃结构的改造；评估月表微陨石撞击、太阳风、宇宙射线的规模和强度；厘清太空风化在月壤光谱上的响应机制。

6.月球表面与太阳风/地球风相互作用

研究太阳风/地球风在月球表面的溅射与反射过程，月表磁异常在月壤太空风化过程中的作用，太阳风/地球风在月表水形成过程中的可能作用，揭示月球与地球风太阳风相互作用的机制和时空演化。

7.月球新矿物和陨石撞击记录

识别并解析嫦娥五号样品中新矿物及其形成机制；寻找月壤的撞击记录并重建嫦娥五号登陆区的撞击历史；研究微陨石撞击对月壤颗粒的改造、内部/表面结构的破坏和扰动，评估撞击对月表成分和同位素体系的改造；限定撞击体的类型、组成和来源，探索其所携带的宇宙物质信息。

8.月壤物理特性与月表原位资源利用

分析月壤颗粒的几何特征和矿物学组成，评估其力学特性，微观传力机理等；建立月壤颗粒成分、结构、物理特性数据库；实验研究月壤颗粒粒度，静电特性，生物毒性等理化性质，查明月壤原位结构与物理性质及其对探测工程的影响；分析月表资源特征，探明月表资源量，发展月表开发利用技术。

二、火星板块

（一）“火星亚马逊纪地质和水环境演化研究”的科学目标

聚焦火星亚马逊纪地质和水环境演化这一重大科学问题，依托我国天问一号首次火星任务数据并结合国际历史数据，揭示祝融号着陆巡视区物质特性和水环境演化历史，厘清火星（包括着陆巡视区）浅层精细结构特征与水冰分布特征，系统研究火星亚马逊纪冰川作用特征与规律，揭示火星风沙地貌时空分布特征和古气候演化规律，理解火星晚期和现代地质特征改造和演化过程，在火星晚期地质过程和气候与水环境演化方面取得突破性认识。

（二）“火星亚马逊纪地质和水环境演化研究”的拟资助研究方向

1.祝融号着陆区物质特性和亚马逊纪水环境演化

确定着陆巡视区岩石和土壤的物质组成及风化程度，厘清着陆区含水矿物的类型和成因机制，精细刻画着陆巡视区典型形貌和构造特征，揭示乌托邦平原和火星亚马逊纪水环境演化历史。

2.火星浅层结构特征与水冰分布

发展雷达数据校正和高精度成像反演模型，刻画着陆巡视区浅表层精细分层结构并揭示地质演化事件时序，获取火星全球水冰分布特征，揭示火星极区水冰层状沉积物的特性和成因机制。

3.火星亚马逊纪冰川作用特征与规律

获取火星冰川地貌特征的全球分布特征，研究典型区域冰川融水与表面水流形貌相关性，厘清冰川地貌的形成机制及其与亚马逊纪地层的耦合关系，揭示中低纬冰川作用对火星自转轴倾角周期性变化的响应机制。

4.火星风沙地貌和古气候特征研究

厘清着陆巡视区横向风成脊的形貌特征和形成机制，获取火星全球风成地貌时空分布特征和演化过程，研究风沙物质组成并追溯其来源机制，反演火星古风场和古气候特征。

5.火星近现代地质特征和改造过程

揭示火星季节性斜坡条纹的分布规律和成因机制，厘清滑坡、凹锥、壁垒撞击坑、多边形构造等相关地貌的分布特征和形成机制，理解火星晚期火山作用规模和影响，约束火星晚期撞击通量。

（三）“火星空间粒子分布和输运机理研究”的科学目标

基于天问一号轨道器任务，结合国际火星任务的观测数据，研究火星空间离子分布和输运过程与大气逃逸的关系，确定太阳风、火星岩石圈磁场、磁层及远磁尾过程、电离层和大气活动对粒子输运过程的控制作用，评估瞬时全球离子逃逸率及其随太阳活动的变化；构建近火空间高能粒子辐射模型，探讨粒子辐射对火星宜居性的影响。

（四）“火星空间粒子分布和输运机理研究”的拟资助研究方向

1.基于中性原子（ENA）观测数据反演的离子分布和逃逸研究

开展ENA数据处理和反演方法研究，反演全球离子分布及逃逸通量。建立全球逃逸离子的模型，评估全球离子的瞬时逃逸率；研究太阳风ENA的时空分布特征，反演太阳风与火星相互作用的大尺度结构及其对CME事件的响应；研究太阳风ENA沉降现象及其对外逸层的加热效应，评估其对大气逃逸的贡献。

2.远磁尾动力学过程和离子逃逸的关系研究

研究火星远磁尾不同成分离子分布和磁场结构的特征，定量确定尾向逃逸离子和火向回流离子的分布区域及关联因素，确定火星逃逸离子从近磁尾到远磁尾的演化过程；研究远磁尾的主要物理过程，如磁场重联、Kelvin-Helmholtz波动、电流片拍动和磁通量绳等，在远磁尾离子分布及动力学过程（加速和减速、尾流和回流）中的作用；结合模型，确定远磁尾离子逃逸演化的物理机制及其控制因素。

3.岩石圈磁场对离子分布和输运的控制作用

研究火星岩石圈磁场（磁异常）对无磁行星感应磁层的改变，对太阳风与火星磁层相互作用的控制，以及对磁层粒子分布及其动力学过程的影响，揭示磁场与离子逃逸的关联；根据祝融号观测数据，分析火星表面磁场的时间变化规律，揭示电离层发电机的主控因素，探讨磁场在电离层过程中的作用。

4.电离层/大气层对离子逃逸的影响

研究火星磁层结构、磁层过程，粒子分布与输运与电离层/中高层大气特性的关系，中低层大气循环、沙尘暴等事件与大气逃逸之间的关联性；确定圈层之间的耦合机理；考察季节、太阳活动等因素带来的变化，揭示主控因素。

5.近火空间高能粒子辐射环境

研究高能粒子与火星空间环境，包括与等离子体波动、与火星大气以及火表的相互作用，研究近火空间至火星表面的高能粒子特性的变化，确定太阳爆发活动火星高能粒子环境受的影响；构建近火空间至表面高能粒子辐射模型，探讨粒子辐射的长期变化，评估其对火星宜居性的影响。

三、自由探索板块

（一）总体目标

围绕我国月球和深空探测工程任务的科学目标，系统布局，重点突破，在月球和行星特征、内部结构、形成演化、表面和空间环境、资源利用等方面发现新现象、探索新规律，获得地月系统和行星系统新认知；提出月球与深空探测科学计划的新需求，为未来月球和深空探测工程提供基础理论和科学认知。

根据上述总体目标，除月球板块和火星板块的研究方向外，本专项还鼓励申请人自主选题，在以下3个研究方向分别开展创新性研究。自主选题应围绕月球与深空探测科学研究中的关键基础科学问题，发挥科学基金的前瞻性和导向性作用，注意与其他各类科学研究资助计划的区分。

（二）拟资助研究方向

1.月球与火星探测的自由探索研究

利用重力场、月震、火星震、激光测距等多源观测数据，分析月球和火星形变、自由振荡等动力学信号，开展高温高压矿物物性研究，约束其深内部结构，建立密度和速度结构参考模型及与之相洽的矿物学模型。基于结构、物性与矿物成分等开展动力学理论模拟，提供月球和火星的核/幔对流、核幔边界物性结构、磁流体发电机沉寂的新认知，推演不同地质时期行星-卫星系统轨道动力学演化。

2.小行星探测的自由探索研究

包括但不限于：面向航天器飞越探测、小行星防御、原位探测任务的近地小行星运行规律、三维重建与数值模拟和高效处置研究；小行星精确测量、建模、重力场研究；小行星物质来源与组成；小行星探测器多源数据处理；小行星探测器着陆选址等。

3.深空探测新技术与新方法

包括但不限于：地外星体大地坐标系及重力场构建技术与方法；行星际探测的遥感探测技术与方法；深空探测多源数据融合分析方法；深空探测科学载荷研制；月球与行星探测的定年新技术；高精度极微量原位、微区元素和同位素无损分析方法；微量、微区磁学分析方法；校验行星成分与光谱探测数据的实验方法。

四、资助计划

本专项项目拟资助中等额度项目15-20项，直接费用平均资助强度不超过300万元/项，资助期限为4年，申请书中的研究期限应填写“2023年1月1日－2026年12月31日”；拟资助小额度项目不超过40项，直接费用平均资助强度不超过25万元/项，资助期限为1年，研究期限应填写“2023年1月1日－2023年12月31日”。

五、申请要求及注意事项

（一）申请条件

本专项重点项目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.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）限项申请规定

1.本专项项目申请时不计入高级专业技术职务（职称）人员申请和承担总数2项的范围；正式接收申请到国家自然科学基金委员会作出资助与否决定之前，以及获得资助后，计入高级专业技术职务（职称）人员申请和承担总数2项的范围。

2.申请人和参与者只能申请或参与申请1项本专项项目。

3.申请人同年只能申请1项专项项目中的研究项目。

（三）申请注意事项

1.申请接收时间为2022年11月25日－2022年11月30日。

2.本专项项目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《2022年度国家自然科学基金项目指南》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） 本专项项目旨在紧密围绕核心科学问题，将对多学科相关研究进行战略性的方向引导和优势整合，成为一个专项项目集群。申请人应根据本专项拟解决的具体科学问题和项目指南公布的拟资助研究方向，自行拟定项目名称、科学目标、研究内容、技术路线和相应的研究经费等。

（3） 申请人登录科学基金网络信息系统，按照撰写提纲及相关要求撰写申请书。

（4） 申请书中的资助类别选择“专项项目”，亚类说明选择“研究项目”，附注说明选择“科学部综合研究项目”。申请代码1应按照拟资助研究方向后标明的申请代码要求选择地球科学部D下属申请代码。以上选择不准确或未选择的项目申请不予受理。申请项目名称可以不同于拟资助研究方向下列出的研究内容名称，但应属该内容所辖之内的研究领域。

（5） 每个专项项目的依托单位和合作研究单位数合计不得超过3个；主要参与者必须是项目的实际贡献者。

（6） 申请人应当按照专项项目申请书的撰写提纲撰写申请书，请在申请书正文开头注明“2022年度专项项目月球与深空探测科学研究（一）“**板块”之研究方向*：***（按照上述拟资助研究方向之一填写）”。

申请书应突出有限目标和重点突破，明确对实现本专项总体目标和解决核心科学问题的贡献，并阐明围绕本项目指南的研究方向拟重点突破的科学问题、达到的研究目标或技术指标。

如果申请人已经承担与本专项项目相关的其他科技计划项目，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。

（7） 申请人应当认真阅读《2022年度国家自然科学基金项目指南》申请规定中预算编报要求的内容，认真如实编报项目预算。

（8） 本专项项目实行无纸化申请，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。依托单位只需在线确认电子申请书及附件材料，无须报送纸质申请书，但必须对本单位申请人所提交申请材料的真实性和完整性进行认真审核。依托单位应在项目接收工作截止时间前（2022年11月30日16时）前通过信息系统逐项确认提交本单位电子申请书及附件材料；在截止日期后24小时内在线提交本单位申请项目清单。项目获批准后，依托单位将申请书的纸质签字盖章页装订在《资助项目计划书》最后，在规定的时间内按要求一并提交。

3.本专项项目咨询方式：

国家自然科学基金委员会地球科学部综合与战略规划处，联系电话：010-62327157；电子邮箱：ghc@nsfc.gov.cn。

（四）其他注意事项

1.本专项项目鼓励多学科研究团队联合攻关，满足多学科集成需要，跨越学科间屏障，解决月球与深空探测科学研究相关的基础性科学问题。

2.获得资助的项目负责人应当承诺遵守相关数据和资料管理与共享的规定，实现在研究材料、基础数据和实验平台上的项目集群共享。项目执行过程中须关注与本专项其他项目之间的相互支撑关系。

3.为加强项目的学术交流，促进专项项目集群的形成和多学科交叉，本专项项目集群将设专项项目指导专家组和协调推进组，每年举办一次资助项目的年度学术交流会，并将不定期地组织相关领域的学术研讨会。获资助项目负责人必须参加上述学术交流活动，并认真开展学术交流。