侯增謙 姚玉鵬 董國軒 于 晟

國家自然科學(xué)基金委員會(huì) 北京 100085

空間科學(xué)是依托航天器為主要工作平臺(tái)，研究發(fā)生在地球、太陽系乃至整個(gè)宇宙的物理、化學(xué)和生命等自然現(xiàn)象及其規(guī)律的科學(xué)。發(fā)射科學(xué)衛(wèi)星等航天器是空間科學(xué)發(fā)展的重頭戲，工程研制發(fā)射過程需要巨大投資，但獲取空間探測數(shù)據(jù)并開展基礎(chǔ)研究，進(jìn)而揭示宇宙奧秘，才是空間科學(xué)的終極目標(biāo)。與航天工程相比，基礎(chǔ)研究所需經(jīng)費(fèi)要小得多，常有數(shù)量級(jí)的差別。在我國，空間科學(xué)、空間應(yīng)用和空間技術(shù)三者之間投入比例尚欠合理，故有專家早在 20 世紀(jì) 90年代就呼吁將空間科學(xué)的經(jīng)費(fèi)提升到空間活動(dòng)的 15%[1]。然而，在我國的現(xiàn)行投入體制下，航天工程經(jīng)費(fèi)不能用于科學(xué)研究。因此，打造完整閉環(huán)的空間科學(xué)發(fā)展鏈條，除了實(shí)施空間科學(xué)衛(wèi)星任務(wù)外，必須同步支持空間科學(xué)基礎(chǔ)研究，具有特別重要的意義！

與飛速發(fā)展的中國航天事業(yè)相比，我國空間科學(xué)的發(fā)展相對(duì)遲緩。在相當(dāng)長的一段時(shí)期內(nèi)，我國沒有專用的空間科學(xué)衛(wèi)星，空間科學(xué)也僅僅作為地球科學(xué)、天文學(xué)等傳統(tǒng)學(xué)科的新興前沿，研究隊(duì)伍規(guī)模體量有限，開展相關(guān)基礎(chǔ)研究的經(jīng)費(fèi)需求還不特別凸顯。但進(jìn)入 21 世紀(jì)，隨著中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)“空間科學(xué)”系列科學(xué)衛(wèi)星的發(fā)射升空，以及國家載人航天與探月工程的成功實(shí)施，特別是航天事業(yè)正在實(shí)現(xiàn)“由工程驅(qū)動(dòng)向科學(xué)驅(qū)動(dòng)”戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變的今天，誰來接棒我國空間科學(xué)發(fā)展的“最后一公里”，就成了不可回避的焦點(diǎn)問題。

國家自然科學(xué)基金委員會(huì)（以下簡稱“基金委”）作為我國基礎(chǔ)研究的資助主渠道，自 1986年成立后就始終關(guān)注著我國空間科學(xué)的成長，對(duì)其資助也在不斷加強(qiáng)——從零星支持科學(xué)家利用國際數(shù)據(jù)開展探索研究，到 21 世紀(jì)以來制定發(fā)展戰(zhàn)略并納入優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域，日益強(qiáng)化對(duì)我國空間科學(xué)任務(wù)的專項(xiàng)支持，這使得我國空間科學(xué)持續(xù)產(chǎn)出了一批有國際影響力的原創(chuàng)成果，培養(yǎng)了一批空間科學(xué)領(lǐng)軍人才和優(yōu)秀骨干。

習(xí)近平總書記指出，基礎(chǔ)研究是整個(gè)科學(xué)體系的源頭?！秶鴦?wù)院關(guān)于全面加強(qiáng)基礎(chǔ)科學(xué)研究的若干意見》，科學(xué)技術(shù)部、國家發(fā)展和改革委員會(huì)、教育部、中國科學(xué)院和基金委等五部門聯(lián)合制定的《加強(qiáng)“從 0 到 1”基礎(chǔ)研究工作方案》等重要文件的印發(fā)和實(shí)施，則為新時(shí)代的基礎(chǔ)研究提供了前所未有的重要指導(dǎo)和歷史機(jī)遇。站在“兩個(gè)百年”奮斗目標(biāo)的歷史交匯點(diǎn)上，對(duì)基金委來說，支持與發(fā)揮好空間科學(xué)任務(wù)這一國之重器的關(guān)鍵作用，持續(xù)開展并不斷加強(qiáng)國際關(guān)注的前沿科學(xué)研究，率先在空間科學(xué)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)更多“從 0 到 1”的突破，既是重大挑戰(zhàn)，也是事半功倍遂行歷史使命的自然選擇。

1 科學(xué)基金資助空間科學(xué)情況回眸

與“數(shù)理化天地生”等傳統(tǒng)基礎(chǔ)學(xué)科相比，空間科學(xué)更準(zhǔn)確地說是一個(gè)領(lǐng)域。一方面，它并未直接出現(xiàn)在國家的學(xué)科專業(yè)三級(jí)目錄中，而是廣泛涉及理學(xué)、工學(xué)和醫(yī)學(xué)等 3 個(gè)門類、17 個(gè)一級(jí)學(xué)科、逾 30 個(gè)二級(jí)學(xué)科；另一方面，人們又習(xí)慣上將空間科學(xué)分為太陽物理和空間物理學(xué)、空間天文學(xué)、月球與行星科學(xué)、空間地球科學(xué)、空間生命科學(xué)、微重力科學(xué)等分支領(lǐng)域[2]。

從國家自然科學(xué)基金資助的角度來看，空間科學(xué)研究項(xiàng)目主要來自基金委地球科學(xué)部和數(shù)學(xué)物理科學(xué)部，2020年基金委交叉科學(xué)部新成立后亦有項(xiàng)目安排。實(shí)際上，國家自然科學(xué)基金聚焦基礎(chǔ)、前沿、人才，注重創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)和學(xué)科交叉，通過現(xiàn)行結(jié)構(gòu)合理、功能完備的資助體系，持續(xù)支持我國科學(xué)家開展空間科學(xué)研究，已成為科研人員開展原始創(chuàng)新研究的經(jīng)費(fèi)“壓艙石”，為支持我國空間科學(xué)的源頭創(chuàng)新、成果產(chǎn)出和接續(xù)發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)（表 1）。

表1 空間科學(xué)領(lǐng)域國家自然科學(xué)基金主要資助類型累計(jì)情況統(tǒng)計(jì)（截至2021年）Table 1 Statistics of typical types of funding for space science by NSFC (up to 2021)

1.1 持續(xù)開展學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略研究

國家自然科學(xué)基金除均衡、穩(wěn)定地支持各學(xué)科發(fā)展外，還通過戰(zhàn)略研究，制定科學(xué)發(fā)展規(guī)劃，通過優(yōu)先領(lǐng)域的引導(dǎo)作用，對(duì)重要研究方向加大支持力度。

早在 2000年，基金委地球科學(xué)部在《走向 21 世紀(jì)的中國地球科學(xué)》[3]和《國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃戰(zhàn)略研究報(bào)告》基礎(chǔ)上，分析國內(nèi)外研究狀況，對(duì)地球科學(xué)發(fā)展趨勢進(jìn)行了判斷，指出 21 世紀(jì)應(yīng)以地球系統(tǒng)科學(xué)為指導(dǎo)，探討地球系統(tǒng)的整體行為；同時(shí)，提出了 7 個(gè)優(yōu)先領(lǐng)域，包括“日地空間環(huán)境與空間天氣”，作為地球科學(xué)部重點(diǎn)項(xiàng)目資助指南方向，穩(wěn)定支持空間科學(xué)相關(guān)的重點(diǎn)項(xiàng)目。

2009年初，基金委與中國科學(xué)院學(xué)部啟動(dòng)合作協(xié)議，共同開展未來 10年我國學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略研究和國家自然科學(xué)基金“十二五”發(fā)展規(guī)劃制定工作；該合作對(duì)我國基礎(chǔ)研究的長遠(yuǎn)發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響?？臻g科學(xué)與地球科學(xué)、資源環(huán)境科學(xué)和海洋科學(xué)等列入該項(xiàng)工作中的 18 個(gè)主要學(xué)科領(lǐng)域之一?；鹞椭袊茖W(xué)院共同組織專家，全面梳理了國際和我國空間科學(xué)及各分支領(lǐng)域的歷史、現(xiàn)狀和趨勢，提出了我國到 2035年及 21 世紀(jì)中葉的發(fā)展目標(biāo)、關(guān)鍵科學(xué)問題、發(fā)展戰(zhàn)略和部署建議[4]。其中，明確了空間太陽物理、空間物理與空間環(huán)境、行星與太陽系探測、微重力科學(xué)和空間大地測量等 5 個(gè)重點(diǎn)發(fā)展方向及相關(guān)的優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域。以此為基礎(chǔ)，空間科學(xué)學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略研究一直持續(xù)開展，對(duì)于準(zhǔn)確把握世界空間科學(xué)前沿發(fā)展態(tài)勢、夯實(shí)中國空間科學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)產(chǎn)生了重要的指導(dǎo)作用[5]。

2019年，基金委地球科學(xué)部啟動(dòng)了“十四五”發(fā)展戰(zhàn)略研究，在 18 個(gè)學(xué)科中率先完成了《2021—2030地球科學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略：宜居地球的過去、現(xiàn)在和未來》戰(zhàn)略研究報(bào)告，對(duì)未來 20年的學(xué)科發(fā)展進(jìn)行了新一輪戰(zhàn)略謀劃[6]。以此為指導(dǎo)，地球科學(xué)部制定了“三深一系統(tǒng)”（深地、深海、深空與地球系統(tǒng)科學(xué)）總體布局，對(duì)空間科學(xué)相關(guān)領(lǐng)域在地球系統(tǒng)科學(xué)中的角色更為重視。在其中的 21 個(gè)重大基礎(chǔ)科學(xué)問題中，直接與空間科學(xué)相關(guān)的有 6 個(gè)，包括“深空環(huán)境日地多圈層、多尺度耦合過程和物理機(jī)制”“類地行星地質(zhì)活動(dòng)、空間環(huán)境和大氣逃逸”“地外小天體撞擊預(yù)測、規(guī)避與評(píng)估”“系外宜居行星探測”“深空資源與深空經(jīng)濟(jì)”“深空環(huán)境與深空探測器安全”等；此外，還提出了“空間天氣自動(dòng)識(shí)別”“系外行星探測”等技術(shù)支撐相關(guān)的基礎(chǔ)理論研究方向?；鹞瘮?shù)學(xué)物理科學(xué)部也進(jìn)行了相應(yīng)的戰(zhàn)略研究和前瞻布局。

在基金委“十四五”規(guī)劃中，對(duì)空間科學(xué)的發(fā)展提出了總體目標(biāo)：建立健全天基、地基和實(shí)驗(yàn)室多種觀測能力和研究手段，加強(qiáng)以國家需求為導(dǎo)向的戰(zhàn)略性基礎(chǔ)研究及以科學(xué)問題為導(dǎo)向的原始性創(chuàng)新自由探索，進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)科交叉和集成研究。到 2025年，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有空間科學(xué)科研資源的優(yōu)化、整合和增強(qiáng)。同時(shí)，還圍繞支撐行星宜居性及演化研究，提出了一批“十四五”期間的重點(diǎn)支持方向，主要包括：日地空間環(huán)境和空間天氣，行星際空間環(huán)境對(duì)行星宜居性的影響，行星大氣及其對(duì)宜居性的影響，宜居行星物質(zhì)來源及揮發(fā)分演化，近地小行星物質(zhì)特性與天體運(yùn)動(dòng)規(guī)律、撞擊效應(yīng)與環(huán)境影響機(jī)理，太陽爆發(fā)活動(dòng)及其行星際傳輸和太陽周行為，地表環(huán)境災(zāi)變及其與太陽及行星活動(dòng)的關(guān)系，太陽風(fēng)-磁層-電離層-中高層大氣的多時(shí)空尺度結(jié)構(gòu)、演化和耦合過程，空間天氣、空間氣候和日地聯(lián)系的基本物理過程，空間天氣預(yù)報(bào)和災(zāi)害性空間天氣預(yù)警的模式和方法，以及空間天氣對(duì)航空航天、通信導(dǎo)航等的影響等。

這些科學(xué)性、戰(zhàn)略性和前瞻性研究對(duì)空間科學(xué)學(xué)科的定位、內(nèi)涵、主要發(fā)展目標(biāo)和前沿研究領(lǐng)域作出了較為全面的深刻思考，對(duì)國家自然科學(xué)基金空間科學(xué)的資助布局具有重要的指導(dǎo)意義，為未來空間科學(xué)的發(fā)展及其在地球系統(tǒng)科學(xué)框架中與其他學(xué)科的關(guān)系提供了總體思路。

1.2 常規(guī)項(xiàng)目資助情況分析

這里，僅以空間科學(xué)領(lǐng)域申報(bào)獲批的國家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目和國家杰出青年科學(xué)基金項(xiàng)目作為基礎(chǔ)和人才兩類項(xiàng)目的代表，進(jìn)行常規(guī)項(xiàng)目資助情況分析。

與相關(guān)研究結(jié)論[7]吻合，空間科學(xué)領(lǐng)域國家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目選題大多來自基金委與中國科學(xué)院持續(xù)完成的“空間科學(xué)”學(xué)科規(guī)劃，更關(guān)注國際空間科學(xué)前沿和國家發(fā)展空間科學(xué)的重大戰(zhàn)略需求，相關(guān)科學(xué)問題的凝練非常具有基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性和前瞻性（表 2）。通過超前部署和多學(xué)科交叉及綜合性研究，這些項(xiàng)目充分發(fā)揮了支撐和引領(lǐng)作用，對(duì)推動(dòng)我國空間科學(xué)關(guān)鍵領(lǐng)域發(fā)展和重大空間科學(xué)任務(wù)立項(xiàng)實(shí)施起到了深遠(yuǎn)影響。

表2 空間科學(xué)相關(guān)領(lǐng)域獲批國家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目和基礎(chǔ)科學(xué)中心項(xiàng)目簡表（截至2021）Table 2 Summary of major projects and basic science centers on space science funded by NSFC (up to 2021)

根據(jù)國家杰出青年科學(xué)基金項(xiàng)目的定位，一批在空間科學(xué)基礎(chǔ)研究方面已取得突出成績的青年學(xué)者，直面世界空間科學(xué)最具挑戰(zhàn)的難題，自主選擇研究方向開展創(chuàng)新研究。迄今為止，己有25位科學(xué)家獲得國家杰出青年科學(xué)基金資助。通過這些項(xiàng)目的實(shí)施，他們已成長為所在領(lǐng)域的優(yōu)秀學(xué)術(shù)帶頭人，成為我國進(jìn)入世界空間科學(xué)前沿的突出代表，多人次擔(dān)任國際主要空間科學(xué)組織的重要崗位職務(wù)、有國際影響力的國際學(xué)術(shù)活動(dòng)的主要領(lǐng)導(dǎo)和召集人，顯著增大了我國空間科技的國際話語權(quán)和影響力。

1.3 重大科研儀器設(shè)備研制支持未來空間科學(xué)任務(wù)

現(xiàn)代科學(xué)是從測量開始的，科學(xué)儀器是認(rèn)識(shí)世界的工具?？臻g科學(xué)是以觀測和實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，它對(duì)探測數(shù)據(jù)的依賴，意味著其發(fā)展必需關(guān)注有效載荷技術(shù)，將研發(fā)創(chuàng)新納入發(fā)展范疇一并考慮。工欲善其事，必先利其器。空間科學(xué)發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象、探索新規(guī)律、挑戰(zhàn)新極限的本性，對(duì)發(fā)展先導(dǎo)的、尖端的、顛覆性的有效載荷技術(shù)提出了強(qiáng)勁需求。

實(shí)際上，基金委除了資助空間科學(xué)基礎(chǔ)理論研究、數(shù)據(jù)分析與建模外，還利用 2010年設(shè)立“國家重大科研儀器研制項(xiàng)目”，資助了一批重要項(xiàng)目（表 3）。目前，該項(xiàng)目已成為發(fā)展先進(jìn)的空間科學(xué)探測有效載荷的重要資助渠道。值得說明的是，國家自然科學(xué)基金的確不支持空間科學(xué)任務(wù)工程研發(fā)；但是，以科學(xué)目標(biāo)為導(dǎo)向、研制具有原創(chuàng)性科學(xué)思想的探索性科研儀器——有效載荷（原理樣機(jī)），可為空間科學(xué)提供更新穎的手段和工具，提升我國空間科學(xué)任務(wù)的原始創(chuàng)新能力，恰恰是符合國家自然科學(xué)基金定位和要求的，值得廣大空間科學(xué)人員關(guān)注。

表3 空間科學(xué)領(lǐng)域獲批國家重大科研儀器設(shè)備研制項(xiàng)目簡表（截至2021年）Table 3 Brief of major scientific instrument and equipment projects on space science by NSFC (up to 2021)

例如，揭示耀斑爆發(fā)機(jī)制是太陽物理前沿之一。國家自然科學(xué)基金支持的“星載太陽耀斑毫米波輻射探測譜儀”對(duì)厘米—毫米頻段內(nèi)太陽耀斑輻射頻譜的精確測量，有望打開相應(yīng)耀斑觀測窗口，產(chǎn)生嶄新科學(xué)數(shù)據(jù)，并將之用于耀斑高能物理研究，對(duì)揭秘耀斑過程中幾百 keV 至 MeV 能量級(jí)別的“殺手”電子物理性質(zhì)及其加速機(jī)制、構(gòu)建空間天氣災(zāi)害預(yù)警預(yù)報(bào)模型具有重要意義。太陽物理學(xué)是我國有基礎(chǔ)、有優(yōu)勢的空間科學(xué)子領(lǐng)域之一，該項(xiàng)目的實(shí)施有望為我國未來空間太陽立體探測任務(wù)提供先進(jìn)的載荷。

1.4 圍繞重大空間科學(xué)任務(wù)的專項(xiàng)項(xiàng)目安排

進(jìn)入 21 世紀(jì)，中國航天事業(yè)迅猛發(fā)展。載人航天與探月工程不斷取得重要工程成就，但是它們的科學(xué)應(yīng)用問題原本不屬于工程任務(wù)范疇，亟待探尋資助渠道對(duì)相關(guān)自主科學(xué)探測數(shù)據(jù)開展系統(tǒng)性攻關(guān)研究。為此，基金委與國家國防科技工業(yè)局進(jìn)行了有益探索和成功合作。以中國探月工程任務(wù)為例：

“嫦娥四號(hào)”是國際上首次在月球背面實(shí)施著陸與巡視探測的國家重大科技任務(wù)。2018年12 月成功發(fā)射的“嫦娥四號(hào)”探測器著陸于月球上規(guī)模最大、形成時(shí)代最老的撞擊盆地（南極-艾肯盆地），有效規(guī)避了地球周圍人造天體電磁波輻射的干擾，對(duì)揭示月球的深部物質(zhì)組成和最早期撞擊歷史、行星與太陽爆發(fā)的低頻射電天文觀測等具有重大科學(xué)價(jià)值。因此，基金委于 2019年3 月啟動(dòng)了專項(xiàng)項(xiàng)目，開展“嫦娥四號(hào)”任務(wù)相關(guān)基礎(chǔ)科學(xué)研究①2019年度專項(xiàng)項(xiàng)目嫦娥四號(hào)任務(wù)科學(xué)研究項(xiàng)目指南. (2019-03-14). https://www.nsfc.gov.cn/publish/portal0/tab805/info77263.htm.。

此后，2021年11 月基金委地球科學(xué)部又專門召開“探月工程科學(xué)研究”戰(zhàn)略研討會(huì)②國家自然科學(xué)基金委員會(huì)地球科學(xué)部“探月工程科學(xué)研究”戰(zhàn)略研討會(huì)順利召開. (2021-12-17). https://www.nsfc.gov.cn/publish/portal0/tab440/info82232.htm.，對(duì)“嫦娥五號(hào)”月球樣品及未來研究進(jìn)行深入系統(tǒng)討論，梳理相關(guān)的科學(xué)問題，初步形成了國家自然科學(xué)基金資助總體框架，有目的、有計(jì)劃地長期、穩(wěn)定支持探月方面的研究，力爭取得一批世界領(lǐng)先的成果和培養(yǎng)一支優(yōu)秀的人才隊(duì)伍，為國家深空探測戰(zhàn)略提供支持。

2 支持我國空間科學(xué)不斷取得重大進(jìn)展

作為基礎(chǔ)前沿和重大科學(xué)問題的突破口，空間科學(xué)以取得新發(fā)現(xiàn)、揭示新規(guī)律、產(chǎn)出新知識(shí)、催生新觀念為目標(biāo)。進(jìn)入 21 世紀(jì)，科學(xué)驅(qū)動(dòng)的航天任務(wù)逐漸進(jìn)入中國航天發(fā)展的視野?！半p星計(jì)劃”是我國第一個(gè)以科學(xué)目標(biāo)立項(xiàng)的空間任務(wù)[8]。中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)“空間科學(xué)”（以下簡稱“空間科學(xué)”先導(dǎo)專項(xiàng)）建立了我國科學(xué)衛(wèi)星系列。國家自然科學(xué)基金在推動(dòng)“雙星計(jì)劃”立項(xiàng)、倍增“空間科學(xué)”先導(dǎo)專項(xiàng)成果產(chǎn)出方面作出了不可或缺的重要貢獻(xiàn)。

2.1 助力我國學(xué)者引領(lǐng)世界空間科學(xué)前沿

在基金委地球科學(xué)部，空間物理其實(shí)是相對(duì)較小的學(xué)科。但是隨著世界航天在千禧年后的迅猛發(fā)展，空間環(huán)境和災(zāi)害性空間天氣對(duì)高技術(shù)系統(tǒng)和人類社會(huì)的影響日益不容忽視，成為空間物理前沿和國家重大需求。

2003年國家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目“地球空間暴多尺度物理過程研究”獲批，之后多位空間物理青年才俊先后獲得國家杰出青年基金項(xiàng)目資助。該項(xiàng)目有力支持了同期發(fā)射的“雙星計(jì)劃”，同時(shí)通過中歐“雙星-星簇（Cluster II）計(jì)劃”的國際合作，推動(dòng)了我國空間物理和等離子體物理研究人員的快速成長，使之成為開展空間物理研究的主力、參與國際科學(xué)衛(wèi)星計(jì)劃的骨干，并取得了一系列有國際影響力的重要成果。2006年由北京大學(xué)濮祖蔭主持的“雙星-星簇計(jì)劃”中國科學(xué)工作隊(duì)通過對(duì)地球磁場三維磁重聯(lián)的多點(diǎn)衛(wèi)星探測，首次發(fā)現(xiàn)了自然界中存在的磁場零點(diǎn)，該項(xiàng)發(fā)現(xiàn)被Nature Physics評(píng)價(jià)為這一研究領(lǐng)域中“極其重要的”進(jìn)展。2010年，“雙星”與“星簇”聯(lián)合團(tuán)隊(duì)獲得國際宇航科學(xué)院頒發(fā)的杰出團(tuán)隊(duì)成就獎(jiǎng)，“雙星計(jì)劃”獲得中國國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。

國家自然科學(xué)基金對(duì)中國探月工程科學(xué)研究的支持也產(chǎn)出了有國際影響的系列原創(chuàng)成果?；凇版隙鹚奶?hào)”巡視器獲取的具有超高空間分辨率的影像與光譜數(shù)據(jù)，我國科學(xué)家首次在月表原位識(shí)別出了年齡在 1 Ma 以內(nèi)的碳質(zhì)球粒隕石撞擊體殘留物[9]，被譽(yù)為中國人在月球背面發(fā)現(xiàn)“天外來客”。“嫦娥五號(hào)”任務(wù)的完成為中國探月工程“繞、落、回”三步走發(fā)展規(guī)劃畫上了圓滿句號(hào)；而我國多個(gè)科學(xué)團(tuán)隊(duì)對(duì)“嫦娥五號(hào)”月球樣品開展的高水平研究，第一批成果剛發(fā)布就引起廣泛關(guān)注。例如，我國科學(xué)家不僅證明了月球直至 19.6 億年前仍存在巖漿活動(dòng)，將此前已知的月球地質(zhì)壽命延長了約 10 億年，為完善月球演化歷史提供了關(guān)鍵科學(xué)證據(jù)[10]；還證明“嫦娥五號(hào)”月球樣品為一類新的月海玄武巖，其晚期巖漿活動(dòng)的源區(qū)并不富集放射性元素，排除了“嫦娥五號(hào)”著陸區(qū)巖石初始巖漿熔融熱源來自放射性生熱元素克里普礦物（KREEP）的主流假說，揭示了月球晚期巖漿活動(dòng)過程[11]。

2.2 助力我國科學(xué)衛(wèi)星系列持續(xù)產(chǎn)出重要空間科學(xué)成果

2016年5 月習(xí)近平總書記在全國科技創(chuàng)新大會(huì)、兩院院士大會(huì)、中國科協(xié)第九次全國代表大會(huì)上強(qiáng)調(diào)，浩瀚的空天還有許多未知的奧秘有待探索，必須推動(dòng)空間科學(xué)、空間技術(shù)、空間應(yīng)用全面發(fā)展。2017年5 月基金委-中國科學(xué)院簽署空間科學(xué)衛(wèi)星科學(xué)研究聯(lián)合基金合作協(xié)議，首批投入經(jīng)費(fèi) 1.6 億元，雙方各出資 1/2，面向全國的空間科學(xué)隊(duì)伍，依托來自“空間科學(xué)”先導(dǎo)專項(xiàng)支持的首批 4 顆空間科學(xué)衛(wèi)星——暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星“悟空”、“實(shí)踐十號(hào)”返回式科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星、量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”、硬 X 射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡衛(wèi)星“慧眼”，開展前沿與交叉科學(xué)研究。

令人欣慰的是，空間科學(xué)衛(wèi)星科學(xué)研究聯(lián)合基金實(shí)施以來不斷發(fā)布重要原創(chuàng)成果。例如，2021年5 月，繼精確測量電子能譜[12]、繪制高能質(zhì)子宇宙射線能譜[13]后，“悟空”第三次發(fā)布重要科學(xué)成果，繪出迄今最精確的高能氦原子核宇宙射線能譜[14]，并觀察到能譜新結(jié)構(gòu)，這標(biāo)志我國在空間高能粒子探測方面已躋身世界最前列?！皩?shí)踐十號(hào)”深化了微重力顆粒分聚和煤粉燃燒、材料制備等機(jī)理認(rèn)識(shí)[15]。2022年7 月，“慧眼”最近在編號(hào)為 Swift J0243.6+6124 的中子星 X 射線雙星發(fā)現(xiàn)能量高達(dá) 146 keV 的回旋吸收線，對(duì)應(yīng)超過 1.6 GT 的中子星表面磁場。這是繼 2020年直接測量到約 1 GT 的宇宙最強(qiáng)磁場之后，“慧眼”再次大幅度刷新最高能量回旋吸收線和宇宙最強(qiáng)磁場直接測量的世界紀(jì)錄[16]?！澳犹?hào)”在國際上率先完成了一系列具有開創(chuàng)意義的星-地量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)，使我國第一次在空間科學(xué)研究領(lǐng)域走到了世界最前列，并牢牢占據(jù)了空間量子科學(xué)研究領(lǐng)域的主導(dǎo)和引領(lǐng)地位[17]。

3 未來展望與思考

當(dāng)前，新一輪科技革命蓬勃興起，科研范式和組織模式深刻變革，交叉融合成為科學(xué)技術(shù)發(fā)展潮流，應(yīng)對(duì)全球性挑戰(zhàn)和滿足國家重大需求對(duì)源頭創(chuàng)新的需求更加迫切。國家對(duì)基礎(chǔ)研究高度重視并寄予厚望，基礎(chǔ)研究迎來了難得的歷史機(jī)遇和前所未有的巨大挑戰(zhàn)?？臻g科學(xué)作為使命驅(qū)動(dòng)的建制化基礎(chǔ)研究，通過國家自然科學(xué)基金資助實(shí)現(xiàn)空間任務(wù)的科學(xué)突破“初心”，迎來新機(jī)遇。

3.1 抓住科學(xué)基金改革機(jī)遇，厚植空間科學(xué)大突破基礎(chǔ)

2019年以來，基金委根據(jù)國際科技發(fā)展態(tài)勢和改善國家自然科學(xué)基金管理的需要，推出了系統(tǒng)性的改革方案——明確資助導(dǎo)向、完善評(píng)審機(jī)制和優(yōu)化學(xué)科布局，加強(qiáng)關(guān)鍵科學(xué)問題凝練，推進(jìn)學(xué)科交叉融合研究?；鹞厍蚩茖W(xué)部把握系統(tǒng)性和整體性要求，貫徹頂層設(shè)計(jì)和發(fā)展戰(zhàn)略，梳理科學(xué)前沿，研判發(fā)展態(tài)勢，關(guān)注地球科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新和研究范式變革端倪，對(duì)學(xué)科結(jié)構(gòu)和發(fā)展戰(zhàn)略提出新見解；以“三深一系統(tǒng)”的前沿新構(gòu)思和戰(zhàn)略部署頂層設(shè)計(jì)為指導(dǎo)，提出了以“地球宜居性的過去、現(xiàn)今和未來”為核心的優(yōu)先領(lǐng)域布局[18]?；鹞瘮?shù)學(xué)物理科學(xué)部也對(duì)新時(shí)代我國天文學(xué)科發(fā)展進(jìn)行了深入的思考，支持建造一批有競爭力的觀測設(shè)備、支持天文交叉學(xué)科發(fā)展，并增加了天文學(xué)科資助的渠道[19]。

空間科學(xué)領(lǐng)域要積極響應(yīng)國家自然科學(xué)基金系統(tǒng)性改革，深度融入國家自然科學(xué)基金發(fā)展戰(zhàn)略，把握機(jī)遇厚植未來突破基礎(chǔ)。深刻認(rèn)識(shí)到深空視野下的地球宜居性，既是對(duì)人類傳統(tǒng)認(rèn)知的挑戰(zhàn)，也要回答諸多與滿足宜居需求相關(guān)的重大基礎(chǔ)科學(xué)問題、發(fā)展變革性技術(shù)急需的基礎(chǔ)理論。2021年，基金委數(shù)學(xué)物理科學(xué)部與地球科學(xué)部聯(lián)合設(shè)立的“原創(chuàng)探索計(jì)劃”項(xiàng)目——“太陽系邊際探測基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵機(jī)理研究”，就是很好的例子。該項(xiàng)目將為我國在 21 世紀(jì)引領(lǐng)外日球?qū)犹綔y、開展太陽系考古、開拓星際探測“無人區(qū)”奠定科學(xué)基礎(chǔ)。毋庸諱言，與美歐等航天強(qiáng)國及相關(guān)機(jī)構(gòu)相比，我國深空探測不是走得最遠(yuǎn)的，但卻是世界各國中走得最踏實(shí)、最有保障的，各項(xiàng)探測計(jì)劃都在穩(wěn)步、有序推進(jìn)中。國家自然科學(xué)基金的前瞻部署，對(duì)于“一步一個(gè)腳印開啟星際探測新征程”有重要的引領(lǐng)和示范意義。

3.2 聚焦我國航天強(qiáng)國建設(shè)，加速空間科學(xué)率先突破

2021年發(fā)布的《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和 2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》中提出，加強(qiáng)原創(chuàng)性引領(lǐng)性科技攻關(guān)，在事關(guān)國家安全和發(fā)展全局的基礎(chǔ)核心領(lǐng)域，制定實(shí)施戰(zhàn)略性科學(xué)計(jì)劃和科學(xué)工程，而空天科技就位列其中。航天科技是綜合國力的重要象征之一，空間科學(xué)是航天科技皇冠上的明珠。隨著航天強(qiáng)國和科技強(qiáng)國建設(shè)的加速推進(jìn)，載人航天與深空探測國家重大專項(xiàng)將愈發(fā)重視空間科學(xué)與應(yīng)用，專用的空間科學(xué)衛(wèi)星系列正在快速接續(xù)發(fā)展。因此，空間科學(xué)作為優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域之一，必須超前謀劃，系統(tǒng)布局。通過國家自然科學(xué)基金的建制化資助，助力我國面向“十四五”乃至 2035年的空間科學(xué)任務(wù)預(yù)期科學(xué)目標(biāo)的達(dá)成。

空間科學(xué)發(fā)展需要凝聚多部門的力量共同推進(jìn)。基金委在設(shè)立聯(lián)合基金，與地方政府、行業(yè)部門和企業(yè)等各方共同資助基礎(chǔ)研究方面已積累了豐富經(jīng)驗(yàn)。探索設(shè)立空間科學(xué)衛(wèi)星科學(xué)研究聯(lián)合基金是很好的嘗試。未來應(yīng)堅(jiān)持空間科學(xué)任務(wù)驅(qū)動(dòng)導(dǎo)向，依托我國已實(shí)施或未來將推動(dòng)的重大空間科學(xué)任務(wù)，加速推進(jìn)多部委“聯(lián)合”的空間科學(xué)基礎(chǔ)研究基金投入體制，從源頭上解除科研人員面對(duì)寶貴的自主探測數(shù)據(jù)缺乏經(jīng)費(fèi)開展研究的局面，同時(shí)也將為規(guī)劃新的空間科學(xué)任務(wù)提供更為雄厚的科學(xué)基礎(chǔ)。其資助的研究內(nèi)容，可圍繞我國空間科學(xué)任務(wù)凝練重要基礎(chǔ)科學(xué)研究方向，如創(chuàng)新的科學(xué)衛(wèi)星（含深空探測器）的任務(wù)概念研究；科學(xué)目標(biāo)深化、探測方案優(yōu)化等預(yù)先研究；已立項(xiàng)/在軌運(yùn)行衛(wèi)星工程任務(wù)的任務(wù)規(guī)劃、數(shù)據(jù)分析及科學(xué)研究；創(chuàng)新有效載荷原理樣機(jī)研制，及其所需新原理、新技術(shù)、新工藝研究等。

目前，隨著我國航天工程發(fā)展和空間探測能力的迅速提升，我國勢必將越來越多地參與空間科學(xué)國際合作，也將面臨更強(qiáng)烈的國際競爭。建設(shè)世界科技強(qiáng)國，繼續(xù)發(fā)揮新時(shí)代新型舉國體制優(yōu)勢，必須堅(jiān)持空間科學(xué)發(fā)展“全國一盤棋”，各方面集智協(xié)同。國家自然科學(xué)基金將恪守定位，繼續(xù)發(fā)力，推動(dòng)發(fā)達(dá)的空間科學(xué)成為國家高水平科技自立自強(qiáng)的“金鑰匙”。

致謝感謝中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心王赤審閱全文，并給予指導(dǎo)和建議；感謝中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心范全林和宋婷婷對(duì)本文的大力支持；感謝國家自然科學(xué)基金委員會(huì)地球科學(xué)部和數(shù)學(xué)物理科學(xué)部同仁為本文提供了詳盡的數(shù)據(jù)和資料。