關于發布進入行星大氣極端流動與傳熱
基礎科學問題重大研究計劃2026年度項目指南的通告

國科金發計〔2026〕18號

　　國家自然科學基金委員會現發布進入行星大氣極端流動與傳熱基礎科學問題重大研究計劃2026年度項目指南，請申請人及依托單位按項目指南所述要求和注意事項申請。

 

國家自然科學基金委員會

2026年1月26日

 

進入行星大氣極端流動與傳熱基礎科學問題

重大研究計劃2026年度項目指南

 

深空探測任務中，探測器以超過第一宇宙速度進入地外行星大氣或返回地球大氣，周圍的氣體受到強烈壓縮和劇烈摩擦，探測器巨大的動能向氣體內能轉換，能量隨流動輸運、向周圍傳遞，引發伴隨超高溫理化反應的極端流動與傳熱現象，嚴重影響飛行安全。本重大研究計劃面向我國深空探測任務重大需求，旨在科學認知并精確把控進入行星大氣飛行的關鍵物理機理和效應，創新發展極端流動與傳熱理論，引領相關領域科學前沿和技術發展，支撐航天強國戰略。

一、科學目標

闡明進入行星大氣飛行極高速復雜流動時空多尺度關聯、多過程耦合作用機理，揭示強輻射與強對流多機制加熱環境中材料響應與熱量耗散機制，發展自主可控的超高溫多相態理化反應動力學模型與基礎數據庫，建立可精確表征多相態、多尺度、多過程強耦合的極端流動與傳熱理論體系，為深空探測重大戰略任務提供創新概念和解決方案，并提升我國解決重大科學問題的能力和世界影響力。

二、核心科學問題

（一）極高速復雜流動多過程耦合作用機理。

針對極高速復雜流動的多尺度、多過程強耦合特征，創新跨學科分析框架與模擬方法，形成最高速度50000m/s的極端流動模擬預示能力，揭示流動基本過程與理化過程、傳熱傳質過程的耦合競爭機制；闡明流場中能量、化學組分非平衡輸運行為，厘清探測器進入行星大氣過程中流動結構生成演化與致力致熱機理。

（二）強輻射傳熱環境材料響應與防熱機制。

針對強輻射與強對流多機制加熱環境下高效可靠協同防熱設計要求，深入分析并厘清環境-材料耦合中的能量轉移和熱量耗散機制，揭示防熱材料響應機理；創新發展輻射熱高效防護和傳熱傳質調控方法，建立面向進入行星大氣飛行環境的多機制協同防熱設計理論。

（三）行星大氣超高溫多相態非平衡理化反應機理。

針對行星大氣高激發非平衡理化反應特征，創新超高溫反應的計算與實驗表征測量方法，揭示超高溫內能激發弛豫、反應、輻射躍遷等機理，發展多相態非平衡理化反應動力學表征建模理論，構建最高溫度50000K、多行星大氣組分的高置信度理化反應模型和基礎數據庫。

三、2026年度資助研究方向

（一）培育項目。

圍繞上述科學問題，以總體科學目標為牽引，對于探索性強、選題新穎、前期研究基礎較好的申請項目，將以培育項目的方式予以資助，具體研究方向如下：

1.?極高速流動的模擬理論與預示方法。

從微觀、介觀或宏觀不同描述層次發展新型極高速流動數值模擬方法，探索基于人工智能的復雜流動結構特征提取與演化預測方法，完善不同流域極高速流動的模擬理論和方法體系。

2.?極高速流動及其輸運行為機理研究。

研究探測器極高速進入行星大氣高溫復雜流動機理，闡釋地面實驗模擬與真實飛行之間的差異性與相關性，揭示高溫流場中的輻射輸運與傳熱機理、多相態燒蝕產物輸運與致力致熱機理。

3.?多機制加熱環境表征與輻射熱耗散特性建模。

研究進入行星大氣多機制加熱環境與防熱材料耦合的實驗模擬表征方法，構建數據/物理融合的熱載荷高效高精度反演方法，研究激波層輻射熱在防熱材料內部的耗散特性，建立輻射穿透、吸收、散射等物理過程的精細化表征模型。

4.?防熱材料輻射調控與新型降熱技術。

提出防熱材料內部輻射熱輸運特性的調控方法，發展輻射熱屏蔽與阻隔技術，探索輻射熱高反射、磁控降熱、輻射-對流協同防護等降熱新原理、新方法，突破傳統燒蝕防熱的性能瓶頸。

5.?行星大氣超高溫理化反應機理研究。

發展第一性原理計算方法、高平動能重粒子/低能電子實驗技術，開展多自由度激發、電離、電荷轉移、輻射等物理過程和解離、化合等化學反應過程的研究，揭示多種行星大氣組分及燒蝕產物組分非彈性碰撞散射機理，分析電子-核運動耦合的非絕熱效應，獲取關鍵反應系統性數據并量化置信度。

6.?超高溫大氣環境氣固反應機理和參數研究。

發展高精度的理論計算方法和氣固作用實驗模擬方法，研究行星大氣超高溫環境下氣固界面作用和傳能機理，揭示高激發態原子分子離子與固體表面相互作用機理，獲取相關碰撞動力學參數并量化置信度，構建氣固反應的多尺度模型。

（二）重點支持項目。

圍繞前沿科學問題和工程重大需求，對總體科學目標有較大貢獻的申請項目，將以重點支持項目的方式予以資助，鼓勵跨單位聯合申報，申報項目須覆蓋以下單一方向中列出的全部內容。具體研究方向如下：

1.?極高速熱化學非平衡流動多尺度模擬方法。

針對探測器極高速進入行星大氣從稀薄流到連續流面臨的多尺度流動模擬難題：發展基于態-態模型的高效高保真熱化學非平衡流動數值模擬方法；發展微觀、宏觀不同尺度模擬方法的耦合算法；探索全流域統一模擬的多尺度數值計算框架及加速算法，形成進入行星大氣極高速熱化學非平衡流動全流域高效精確預示能力。

2.?高時空分辨的極高速非平衡流動特性測試方法。

針對“非定常、非均勻”的極高速非平衡流動地面模擬實驗環境共性測試難題：發展極高速實驗來流氣體狀態參數瞬態測量與非平衡特性診斷技術；針對近壁面流動大梯度劇烈變化特點，發展近壁面超高溫流場組分/溫度/速度/光譜輻射等參數高時空分辨測量方法；探索極高速非平衡流場空間分布特性重構方法，支撐復雜流動機理研究。

3.?進入CO₂大氣多孔防熱材料燒蝕與性能退化機理。

針對探測器進入火星大氣防熱設計場景：研究典型多孔防熱材料表面熱化學反應與內部熱解反應機制；建立CO₂來流加熱條件下防熱材料表面/體積耦合燒蝕多場響應分析預測模型；研究燒蝕過程中微觀結構的演變規律，結合實驗揭示關鍵性能退化機理。

4.?激波層輻射與材料燒蝕多場耦合機理及預測模型。

針對激波層強輻射與強對流耦合加熱環境的防熱設計需求：發展防熱材料內部輻射熱輸運與熱解氣體引射表征模型，建立激波層輻射熱/對流熱與防熱材料燒蝕耦合傳熱傳質分析方法；揭示防熱材料內部熱輸運與熱傳導、熱化學反應及氣體擴散的多過程作用機理，形成防熱材料響應的多場耦合預測工具并開展實驗驗證。

5.?行星大氣電子與重粒子散射態-態截面實驗研究。

針對探測器極高速進入火星、木星和返回地球大氣場景：發展振動態分辨的高精度實驗測試技術；開展探測器等離子體鞘套能區的電子與火星、木星、地球等大氣典型組分碰撞的電子態激發、電離、振轉態激發和解離等動力學實驗研究，精確測量各反應通道的分支比、絕對截面等動力學信息。

6.?行星大氣超高溫組分高精度光學參數研究。

面向探測器進入行星大氣過程中繞流氣體及燒蝕產物組分光學參數精確獲取需求：研究高激發態能級結構，及電子-核運動耦合對勢能曲線的影響；發展包含非絕熱效應的高精度光學參數（電子-振動躍遷概率、極化率和碰撞展寬截面等）計算方法；發展高激發態光學參數的高精度測試技術，探索時間分辨光譜分析技術等先進測試技術。

四、項目遴選的基本原則

（一）緊密圍繞核心科學問題，注重需求及應用背景約束，鼓勵原創性、基礎性和交叉性的前沿探索。

（二）優先資助能夠解決進入行星大氣極端流動與傳熱中的基礎科學難題并具有應用前景的研究項目。

（三）重點支持項目應具有良好的研究基礎和前期積累，對總體科學目標有直接貢獻與支撐。

五、2026年度資助計劃

擬資助培育項目20－30項，直接費用資助強度約為60萬元/項，資助期限為3年，培育項目申請書中研究期限應填寫“2027年1月1日－2029年12月31日”；擬資助重點支持項目5－7項，直接費用資助強度約為280萬元/項，資助期限為4年，重點支持項目申請書中研究期限應填寫“2027年1月1日－2030年12月31日”。

六、申請要求及注意事項

（一）申請條件。

本重大研究計劃項目申請人應當具備以下條件：

1. 具有承擔基礎研究課題的經歷；

2. 具有高級專業技術職務（職稱）。

在站博士后研究人員、正在攻讀研究生學位以及無工作單位或者所在單位不是依托單位的科學技術人員不得作為申請人進行申請。

（二）限項申請規定。

執行《2026年度國家自然科學基金項目指南》“申請規定”中限項申請規定的相關要求。

（三）申請注意事項。

申請人和依托單位應當認真閱讀并執行本項目指南、《2026年度國家自然科學基金項目指南》和《關于2026年度國家自然科學基金項目申請與結題等有關事項的通告》中相關要求。

本重大研究計劃項目實行無紙化申請。申請書提交日期為2026年3月1日－2026年3月20日16時。

（1）申請人應當按照科學基金網絡信息系統（以下簡稱“信息系統”）中重大研究計劃項目的填報說明與撰寫提綱要求在線填寫和提交電子申請書及附件材料。

（2）本重大研究計劃旨在緊密圍繞核心科學問題，對多學科相關研究進行戰略性的方向引導和優勢整合，成為一個項目集群。申請人應根據本重大研究計劃擬解決的核心科學問題和項目指南公布的擬資助研究方向，自行擬定項目名稱、科學目標、研究內容、技術路線和相應的研究經費等。

（3）項目申請人在信息系統中選擇“在線申請”—“新增項目申請”—“申請交叉科學部項目”進行項目申報。

申請書中的資助類別選擇“重大研究計劃”，亞類說明選擇“培育項目”或“重點支持項目”，附注說明選擇“進入行星大氣極端流動與傳熱基礎科學問題”，受理代碼選擇T02，并根據申請的具體研究內容選擇不超過5個申請代碼。

培育項目和重點支持項目的合作研究單位均不得超過2個。

（4）申請人在申請書起始部分應明確說明申請符合本項目指南中的資助研究方向（寫明指南中的研究方向序號和相應內容），以及對解決本重大研究計劃核心科學問題、實現本重大研究計劃科學目標的貢獻。

如果申請人已經承擔與本重大研究計劃相關的其他科技計劃項目，應當在申請書正文的“研究基礎與工作條件”部分論述申請項目與其他相關項目的區別與聯系。

2. 依托單位應當按照要求完成依托單位承諾、組織申請以及審核申請材料等工作，于2026年3月20日16時前通過信息系統逐項確認提交本單位電子申請書及附件材料，并于3月21日16時前在線提交本單位項目申請清單。未按時提交項目清單的申請將不予接收。

3. 其他注意事項。

（1）為實現重大研究計劃總體科學目標和多學科集成，獲得資助的項目負責人應當承諾遵守相關數據和資料管理與共享的規定，項目執行過程中應關注與本重大研究計劃其他項目之間的相互支撐關系。

（2）為加強項目的學術交流，促進項目群的形成和多學科交叉與集成，本重大研究計劃將每年舉辦1次資助項目的年度學術交流會，并將不定期地組織相關領域的學術研討會。獲資助項目負責人有義務參加本重大研究計劃指導專家組和管理工作組所組織的上述學術交流活動，并認真開展學術交流。

（四）咨詢方式。

國家自然科學基金委員會交叉科學部交叉科學二處

聯系電話：010-62329548

來源：國家自然科學基金委員會

平臺介紹:

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