- 中国科协重大科学问题和工程技术难题征集评选系统

冰巨星作为研究太阳系和系外行星的蓝本，科学价值高，一直是国际深空探测领域的热点，但对太阳系最远距离冰巨星实施就位（环绕、进入等）探测的技术难度极大，始终是一块空白地，目前也仅有美国对冰巨星开展过飞越探测。实现对冰巨星及其卫星就位探测，不仅可以填补国际深空探测的领域空白，突破科学探测的前沿技术，还将有助于解决包括太阳系形成与演化、宇宙起源和生命起源等在内的重大基础科学问题，彰显国家综合国力和科学发展水平。

推荐机构：中国宇航学会

2024年度

如何实现核动力载人火星探测中航天员的快速往返?

载人火星推进核动力航天器

载人火星探测是一项艰巨的任务，以往的研究方案多以低速度增量需求的长期火表停留任务为主，增加了航天员在轨长期驻留的风险挑战，因此开发快速往返技术是安全实现载人火星任务的最基本要求。采用先进推进技术，降低发射重量，提高推进效率是快速往返的必然选择，但目前工程实施难度大。需通过顶层设计规划，选择合适出发窗口，进行轨道设计与优化，决策推进技术途径，攻关关键技术，开展在轨演示验证，形成载人火星快速往返能力。

推荐机构：中国宇航学会

2023年度

高温跨介质热/力/化学耦合机理是什么？

高温气体动力学跨介质热/力/化学耦合热防护

高温跨介质热/力/化学行为源于超高速度、超高温度、超长作用时间极端环境气体与表/界面等对象的相互作用过程，并因此产生了极端物理化学反应、跨介质热/力载荷和跨尺度传热传质等基础科学难题。由于环境条件与时空尺度超越目前的经典高温气体动力学模型、实验模拟条件和基础科学认知，其科学属性包括高温气体动力学、离解与催化动力学、极端环境空气动力学、流/固耦合、材料计算设计和先进功能/结构设计等交叉领域，因此符合前沿科学问题定位。具体如：1) 空间流场组分演变、相态变化及与流动耦合问题。高温条件下气体分子会离解和电离、液体分子会破碎和气化，并会出现热非平衡及辐射效应等现象，同时高温气体基本性质认识不足，增加了分析与模拟的难度；2）跨介质的高动态多尺度响应影响问题。高温跨介质带来不同系统的质量与能量交换及能量与载荷的传递过程，存在不同介质的响应、形变及与流场的耦合过程，同时流场的高频量与结构响应相耦合，会为工程设计带来严重困难；3）结构高敏感影响参数的识别、非线性响应与防护方法问题。高温结构界面处的热流、摩阻、脉动压力及空气阻尼等参数与局部流动尺度密切相关，而材料与结构的响应亦与边界载荷和材料工艺特性相关，耦合特征呈现强非线性，为防护措施的选择带来极大难度；4）多效应耦合下的地面模拟验证方法与高精度测试表征问题。地面试验来流条件的限制使其难以模拟工程设计需要的实际运行条件，高温高速带来了空间流场相关参数测试的难度，尺度和灵敏度的限制使结构表面和内部相关量的测量异常艰难。

推荐机构：中国空气动力学会

2022年度

如何实现极大口径星载天线在轨展开、组装及建造？

空间天线百米级天线可展开天线在轨组装

空间天线是天基电子信息载荷的关键设备，天线口径直接决定信号收发和传输能力，通过增大天线口径，可获得更微小发射功率信号，从而提高目标感知能力、信息传输能力及对抗能力。其中的百米级以及公里级空间天线更是未来空间技术重要的发展方向，将广泛应用于电子信号获取、对地观测、深空观测等领域。受限于火箭上行包络的约束，空间百米级/公里级天线需要采用极高收纳比形式进行上行运输，入轨后采用可控方式进行在轨展开，同时，面向更大尺寸天线结构，还需要进一步引入在轨装配技术实现空间天线公里级应用口径。空间百米级/公里级大型天线已成为国内外星载天线研究领域的制高点。有别于传统空间大型天线，百米级/公里级空间天线需要采用新的设计方法与技术以实现在轨成功应用。其中包括空间极大型天线机电热综合设计技术、高收纳比收拢展开技术、航天器载荷平台一体化设计技术、超柔性空间结构动力学分析与振动控制技术、在轨组装最优路径规划技术以及地面试验等效性分析技术等，亟待取得跨越式突破，满足我国航天关键载荷急需。

推荐机构：中国振动工程学会

2022年度