*通信作者
修改稿收到日期：2022年8月4日
Space Science in China: Strategy and Breakthrough 引用格式：侯增谦, 姚玉鹏, 董国轩, 等. 打通空间科学发展“最后一公里”——国家自然科学基金资助空间科学回眸与展望. 中国科学院院刊, 2022, 37(8): 1066-1075.
Hou Z Q, Yao Y P, Dong G X, et al. Connecting the last mile to speed up space science development of China—Review and prospect of the funding practices for space science by NSFC. Bulletin of Chinese Academy of Sciences, 2022, 37(8): 1066-1075. (in Chinese)
打通空间科学发展“最后一公里”
⸺国家自然科学基金资助空间科学回眸与展望
侯增谦*
姚玉鹏 董国轩 于 晟
国家自然科学基金委员会 北京 100085
摘要 全面加强基础科学研究，尽快实现更多“从 0 到 1”的突破，是新时代建设世界科技强国的重大战略需求。国家自然科学基金作为我国基础研究资助的主渠道，一直对空间科学领域基础前沿和重大科学问题的突破口重点关注，开展相关学科发展战略研究，梳理关键科学问题，明确优先发展方向；并通过重大、重 点、面上、青年等项目及重大科研仪器设备研制等多种方式，予以持续稳定资助，支持我国空间科学工作者产出了一批有重要国际影响的原创成果。面向未来，结合国家自然科学基金委员会全面推进实施国家自然科学基金改革，加强顶层设计和前瞻布局，重点关注我国重大空间科学任务的科学应用，以打通空间科学发展的“最后一公里”。特别是支持我国科学家利用科学卫星、深空探测器和空间站平台获取的第一手科学数据开展前沿研究，持续产出系列里程碑式的科学突破，并成为建成航天强国和科技强国的先行标志性成果。关键词 国家自然科学基金，基础研究，空间科学，资助，学科规划
DOI 10.16418/j.issn.1000-3045.20220731001
空间科学是依托航天器为主要工作平台，研究发生在地球、太阳系乃至整个宇宙的物理、化学和生命
等自然现象及其规律的科学。发射科学卫星等航天器是空间科学发展的重头戏，工程研制发射过程需要巨大投资，但获取空间探测数据并开展基础研究，进而揭示宇宙奥秘，才是空间科学的终极目标。与航天工程相比，基础研究所需经费要小得多，常有数量级的差别。在我国，空间科学、空间应用和空间技
术三者之间投入比例尚欠合理，故有专家早在 20 世纪 90 年代就呼吁将空间科学的经费提升到空间活动的 15%[1]。然而，在我国的现行投入体制下，航天工程经费不能用于科学研究。因此，打造完整闭环的空间科学发展链条，除了实施空间科学卫星任务外，必须同步支持空间科学基础研究，具有特别重要的意义！
与飞速发展的中国航天事业相比，我国空间科学
的发展相对迟缓。在相当长的一段时期内，我国没有专用的空间科学卫星，空间科学也仅仅作为地球科学、天文学等传统学科的新兴前沿，研究队伍规模体量有限，开展相关基础研究的经费需求还不特别凸显。但进入 21 世纪，随着中国科学院战略性先导科技专项“空间科学”系列科学卫星的发射升空，以及国家载人航天与探月工程的成功实施，特别是航天事业正在实现“由工程驱动向科学驱动”战略转变的今天，谁来接棒我国空间科学发展的“最后一公里”，就成了不可回避的焦点问题。
国家自然科学基金委员会（以下简称“基金委”）作为我国基础研究的资助主渠道，自 1986 年成立后就始终关注着我国空间科学的成长，对其资助也在不断加强——从零星支持科学家利用国际数据开展探索研究，到 21 世纪以来制定发展战略并纳入优先发展领域，日益强化对我国空间科学任务的专项支持，这使得我国空间科学持续产出了一批有国际影响力的原创成果，培养了一批空间科学领军人才和优秀骨干。
习近平总书记指出，基础研究是整个科学体系的源头。《国务院关于全面加强基础科学研究的若干意见》，科学技术部、国家发展和改革委员会、教育部、中国科学院和基金委等五部门联合制定的《加强“从 0 到 1”基础研究工作方案》等重要文件的印发和实施，则为新时代的基础研究提供了前所未有的重要指导和历史机遇。站在“两个百年”奋斗目标的历史交汇点上，对基金委来说，支持与发挥好空间科学任务这一国之重器的关键作用，持续开展并不断加强国际关注的前沿科学研究，率先在空间科学领域实现更多“从 0 到 1”的突破，既是重大挑战，也是事半功倍遂行历史使命的自然选择。
1科学基金资助空间科学情况回眸
心兽
与“数理化天地生”等传统基础学科相比，空间科学更准确地说是一个领域。一方面，它并未直接出现在国家的学科专业三级目录中，而是广泛涉及理学、工学和医学等 3 个门类、17 个一级学科、逾 30 个二级学科；另一方面，人们又习惯上将空间科学分为太阳物理和空间物理学、空间天文学、月球与行星科学、空间地球科学、空间生命科学、微重力科学等分支领域[2]。
从国家自然科学基金资助的角度来看，空间科学研究项目主要来自基金委地球科学部和数学物理科学部，2020 年基金委交叉科学部新成立后亦有项目安排。实际上，国家自然科学基金聚焦基础、前沿、人才，注重创新团队和学科交叉，通过现行结构合理、功能完备的资助体系，持续支持我国科学家开展空间科学研究，已成为科研人员开展原始创新研究的经费“压舱石”，为支持我国空间科学的源头创新、成果产出和接续发展作出了重要贡献（表 1）。
1.1持续开展学科发展战略研究
国家自然科学基金除均衡、稳定地支持各学科发展外，还通过战略研究，制定科学发展规划，通过优先领域的引导作用，对重要研究方向加大支持力度。
早在 2000 年，基金委地球科学部在《走向 21 世纪的中国地球科学》[3]和《国家重点基础研究发展规划战略研究报告》基础上，分析国内外研究状况，对地球科学发展趋势进行了判断，指出 21 世纪应以地球系统科学为指导，探讨地球系统的整体行为；同时，提出了 7 个优先领域，包括“日地空间环境与空间天气”，作为地球科学部重点项目资助指南方向，稳定支持空间科学相关的重点项目。
2009 年初，基金委与中国科学院学部启动合作协议，共同开展未来 10 年我国学科发展战略研究和国家自然科学基金“十二五”发展规划制定工作；该合作对我国基础研究的长远发展产生了深远的影响。空间科学与地球科学、资源环境科学和海洋科学等列入该项工作中的 18 个主要学科领域之一。基金
委和
中国科学院共同组织专家，全面梳理了国际和我国空间科学及各分支领域的历史、现状和趋势，提出了我国到 2035 年及 21 世纪中叶的发展目标、关键科学问题、发展战略和部署建议[4]。其中，明确了空间太阳物理、空间物理与空间环境、行星与太阳系探测、微重力科学和空间大地测量等 5 个重点发展方向及相关的优先发展领域。以此为基础，空间科学学科发展战略研究一直持续开展，对于准确把握世界空间科学前沿发展态势、夯实中国空间科学发展的基础产生了重要的指导作用[5]。
2019 年，基金委地球科学部启动了“十四五”发展战略研究，在 18 个学科中率先完成了《2021—2030地球科学发展战略：宜居地球的过去、现在和未来》战略研究报告，对未来 20 年的学科发展进行了新一轮战略谋划[6]。以此为指导，地球科学部制定了“三深一系统”（深地、深海、深空与地球系统科学）总体布局，对空间科学相关领域在地球系统科学中的角更为重视。在其中的 21 个重大基础科学问题中，直接与空间科学相关的有 6 个，包括“深空环境日地多圈层、多尺度耦合过程和物理机制”“类地行星地质活动、空间环境和大气逃逸”“地外小天体撞击预测、规避与评估”“系外宜居行星探测”“深空资源与深空经济”“深空环境与深空探测器安全”等；此
外，还提出了“空间天气自动识
割礼龙凤斗
别”“系外行星探测”等技术支
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撑相关的基础理论研究方向。基
金委数学物理科学部也进行了相
应的战略研究和前瞻布局。
在基金委“十四五”规划
中，对空间科学的发展提出了总
体目标：建立健全天基、地基和
多巴胺受体激动剂
实验室多种观测能力和研究手
段，加强以国家需求为导向的战
略性基础研究及以科学问题为导向的原始性创新自由探索，进一步促进学科交叉和集成研究。到 2025 年，实现对现有空间科学科研资源的优化、整合和增强。同时，还围绕支撑行星宜居性及演化研究，提出了一批“十四五”期间的重点支持方向，主要包括：日地空间环境和空间天气，行星际空间环境对
行星宜居性的影响，行星大气及其对宜居性的影响，宜居行星物质来源及挥发分演化，近地小行星物质特性与天体运动规律、撞击效应与环境影响机理，太阳爆发活动及其行星际传输和太阳周行为，地表环境灾变及其与太阳及行星活动的关系，太阳风-磁层-电离层-中高层大气的多时空尺度结构、演化和耦合过程，空间天气、空间气候和日地联系的基本物理过程，空间天气预报和灾害性空间天气预警的模式和方法，以及空间天气对航空航天、通信导航等的影响等。
这些科学性、战略性和前瞻性研究对空间科学学科的定位、内涵、主要发展目标和前沿研究领域作出了较为全面的深刻思考，对国家自然科学基金空间科学的资助布局具有重要的指导意义，为未来空间科学的发展及其在地球系统科学框架中与其他学科的关系提供了总体思路。
1.2常规项目资助情况分析
这里，仅以空间科学领域申报获批的国家自然科
表1空间科学领域国家自然科学基金主要资助类型累计情况统计（截至2021年）Table 1 Statistics of typical types of funding for space science by NSFC (up to 2021)项目类别资助数（项）直接费用（万元）
学基金重大项目和国家杰出青年科学基金项目作为基础和人才两类项目的代表，进行常规项目资助情况分析。
与相关研究结论[7]吻合，空间科学领域国家自然科学基金重大项目选题大多来自基金委与中国科学院持续完成的“空间科学”学科规划，更关注国际空间科学前沿和国家发展空间科学的重大战略需求，相关科学问题的凝练非常具有基础性、战略性和前瞻性（表 2）。通过超前部署和多学科交叉及综合性研究，这些项目充分发挥了支撑和引领作用，对推动我国空间科学关键领域发展和重大空间科学任务立项实施起到了深远影响。
根据国家杰出青年科学基金项目的定位，一批在空间科学基础研究方面已取得突出成绩的青年学者，直面世界空间科学最具挑战的难题，自主选择研究方向开展创新研究。迄今为止，己有25位科学家获得国家杰出青年科学基金资助。通过这些项目的实施，他们已成长为所在领域的优秀学术带头人，成为我国进入世界空间科学前沿的突出代表，多人次担任国际主要空间科学组织的重要岗位职务、有国际影响力的国际学术活动的主要领导和召集人，显著增大了我国空间科技的国际话语权和影响力。
1.3重大科研仪器设备研制支持未来空间科学任务
现代科学是从测量开始的，科学仪器是认识世界的工具。空间科学是以观测和实验为基础的科学，它对探测数据的依赖，意味着其发展必需关注有效载荷技术，将研发创新纳入发展范畴一并考虑。工欲
2011湖北高考数学
善其事，必先利其器。空间科学发现新现象、探索新规律、挑战新极限的本性，对发展先导的、尖端的、颠覆性的有效载荷技术提出了强劲需求。
表2空间科学相关领域获批国家自然科学基金重大项目和基础科学中心项目简表（截至2021）
Table 2 Summary of major projects and basic science centers on space science funded by NSFC (up to 2021)
人名翻译
序号项目名称负责人承担单位实施周期
实际上，基金委除了资助空间科学基础理论研究、数据分析与建模外，还利用 2010 年设立“国家重大科研仪器研制项目”，资助了一批重要项目（表 3）。目前，该项目已成为发展先进的空间科学探测有效载荷的重要资助渠道。值得说明的是，国家自然科学基金的确不支持空间科学任务工程研发；但是，以科学目标为导向、研制具有原创性科学思想的探索性科研仪器——有效载荷（原理样机），可为空间科学提供更新颖的手段和工具，提升我国空间科学任务的原始创新能力，恰恰是符合国家自然科学基金定位和要求的，值得广大空间科学人员关注。
例如，揭示耀斑爆发机制是太阳物理前沿之一。国家自然科学基金支持的“星载太阳耀斑毫米波辐射探
测谱仪”对厘米—毫米频段内太阳耀斑辐射频谱的精确测量，有望打开相应耀斑观测窗口，产生崭新科学数据，并将之用于耀斑高能物理研究，对揭秘耀斑过程中几百 keV 至 MeV 能量级别的“杀手”电子物理性质及其加速机制、构建空间天气灾害预警预报模型具有重要意义。太阳物理学是我国有基础、有优势的空间科学子领域之一，该项目的实施有望为我国未来空间太阳立体探测任务提供先进的载荷。
1.4围绕重大空间科学任务的专项项目安排
进入 21 世纪，中国航天事业迅猛发展。载人航天与探月工程不断取得重要工程成就，但是它们的科学应用问题原本不属于工程任务范畴，亟待探寻资助渠道对相关自主科学探测数据开展系统性攻关研究。为此，基金委与国家国防科技工业局进行了有益探索和成功合作。以中国探月工程任务为例：
“嫦娥四号”是国际上首次在月球背面实施着陆与巡视探测的国家重大科技任务。2018 年 12 月成功
表3空间科学领域获批国家重大科研仪器设备研制项目简表（截至2021年）
Table 3 Brief of major scientific instrument and equipment projects on space science by NSFC (up to 2021)
序号项目名称负责人依托单位立项时间14星载太阳耀斑毫米波辐射探测谱仪陈耀山东大学2021年
