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项目名称:平方公里阵列射电望远镜(SKA)专项2020年度定向
截止日期:2021-01-23
摘要:平方公里阵列射电望远镜(SKA)专项2020年度定向一、项目组织申报要求及评审流程1 申报单位根据指南支持方向的研究内容以项目形式组织申
项目级别:国家级
项目类型:技术创新
金额:500万以上
平方公里阵列射电望远镜(SKA)专项2020年度定向
 
 
一、项目组织申报要求及评审流程
1. 申报单位根据指南支持方向的研究内容以项目形式组织申报,项目可下设课题。项目应整体申报,须覆盖相应指南方向的全部考核指标。项目申报单位推荐1名科研人员作为项目负责人,每个课题设1名负责人,项目负责人可担任其中1个课题负责人。
2. 项目的组织实施应整合集成全国相关领域的优势创新团队,聚焦研发问题,强化基础研究、共性关键技术研发和典型应用示范各项任务间的统筹衔接,集中力量,联合攻关。
3. 项目申报评审具体工作流程如下。
——项目申报单位根据指南相关申报要求,通过国家科技管理信息系统填写并提交项目申报书。从指南发布日到项目申报书受理截止日不少于50天。
——项目申报单位与所有参与单位签署联合申报协议,并明确协议签署时间;项目牵头申报单位、课题申报单位、项目负责人及课题负责人须签署诚信承诺书,项目牵头申报单位及所有参与单位要落实《关于进一步加强科研诚信建设的若干意见》要求,加强对申报材料审核把关,杜绝夸大不实,甚至弄虚作假。
——国家遥感中心在受理项目申报后,组织形式审查,并组织答辩评审,申报项目的负责人进行报告答辩。根据专家评议情况择优立项。

二、申请资格要求
1. 项目牵头申报单位和项目参与单位应为中国大陆境内注册的科研院所、高等学校和企业等(以下简称内地单位),具有独立法人资格,注册时间为2019年11月30日前,有较强的科技研发能力和条件,运行管理规范。国家机关不得牵头或参与申报。
项目牵头申报单位、项目参与单位以及项目团队成员诚信状况良好,无在惩戒执行期内的科研严重失信行为记录和相关社会领域信用“黑名单”记录。
2. 项目(课题)负责人须具有高级职称或博士学位,1960年1月1日以后出生,每年用于项目的工作时间不得少于6个月。
3. 项目(课题)负责人原则上应为该项目(课题)主体研究思路的提出者和实际主持研究的科技人员。中央、地方各级国家机关的公务人员(包括行使科技计划管理职能的其他人员)不得申报项目(课题)。
4. 项目(课题)负责人限申报1个项目(课题);国家科技重大专项、国家重点研发计划、科技创新2030—重大项目在研项目(含任务或课题)负责人不得牵头申报项目(课题)。国家重点研发计划、科技创新2030—重大项目的在研项目负责人(不含任务或课题负责人)也不得参与申报项目(课题)。
项目(课题)负责人、项目骨干的申报项目(课题)和国家科技重大专项、国家重点研发计划、科技创新2030—重大项目在研项目(课题)总数不得超过2个;国家科技重大专项、国家重点研发计划、科技创新2030—重大项目的在研项目(含任务或课题)负责人不得因申报国家重点研发计划项目(课题)而退出目前承担的项目(含任务或课题)。国家科技重大专项、国家重点研发计划、科技创新2030—重大项目的在研项目(含任务或课题)负责人和项目骨干退出项目研发团队后,在原项目执行期内原则上不得牵头或参与申报新的国家重点研发计划项目。
计划任务书执行期(包括延期后的执行期)到2021年6 月1日之前的在研项目(含任务或课题)不在限项范围内。
5. SKA专项专家委员会成员或本年度项目指南编写专家,不得参与申报项目(课题)。
6. 受聘于内地单位的外籍科学家及港、澳、台地区科学家可作为重点专项的项目(课题)负责人,全职受聘人员须由内地聘用单位提供全职聘用的有效材料,非全职受聘人员须由双方单位同时提供聘用的有效材料,并随纸质项目申报书一并报送。
7. 申报项目受理后,原则上不能更改申报单位和负责人。
8. 项目的具体申报要求,详见申报指南。
各申报单位在正式提交项目申报书前可利用国家科技管理信息系统公共服务平台查询相关科研人员承担国家科技重大专项、国家重点研发计划重点专项、科技创新2030—重大项目在研项目情况,避免重复申报。
 
三、政策内容
2020 年,SKA 专项拟支持SKA 重点科学方向下 7 个定向委托项目,国拨经费总概算 3.03 亿元。所有项目应整体申
报,须覆盖相应指南方向的全部考核指标,并在项目中加强人才队伍培养和国际科技合作交流。科技部国家遥感中心作为项目管理机构负责受理项目申报,并组织开展项目论证评审工作。项目执行期一般为 3—5 年,根据中期考核评估结果对项目进行动态调整。项目下设课题原则上不超过 4 个,参与单位总数不超过 10 家。
 
四、课题内容
1.宇宙黎明和再电离探测
1.1宇宙再电离探测的观测数据处理
研究内容:基于国内SKA 探路者21 厘米阵列(21CMA) 和澳大利亚 SKA 探路者默奇森阵列(MWA)的观测数据, 研究低频射电干涉阵列特别是面向 SKA1 低频(SKA1-low) 的数据处理技术方法;进行宇宙再电离时期探测统计测量和成像研究,并且在延展源拟合和去除方法上实现突破;结合深度学习算法及 SKA 观测仿真,研究射电源识别、拟合和去除方法;深度参与国际合作,参与 MWA 三期技术研发。
考核指标:实现基于 SKA 探路者阵列的深场成像研究, 结合 MWA 二期及三期的观测数据及 21CMA 联测数据,获得在 20 平方度至 40 平方度范围内的低频图像(积分时间不小于 6 小时),在 150MHz 观测频率上 mJy 流量密度弱源的完备性达到 80%;形成低频射电数据处理管线(pipeline), 完成宇宙再电离数据处理方案;完成可适用于 SKA1-low 阵列的仿真管线,结合深度学习算法建立射电源的自动识别方法,识别弱源流量须达到 1mJy;完成针对 MWA 三期的数字接收机研发,实现采样精度不低于 12bits 的 16 通道信号采集;形成一支 20 人以上掌握宇宙黎明和再电离探测低频射电数据处理技术的科研团队。
有关说明:由中国科学院上海天文台作为项目牵头单位申报。
 
1.2面向宇宙再电离探测的低频实验与观测
研究内容:基于 21CMA 开展面向 SKA 宇宙再电离探测的低频实验与观测。实施对北极天区的低频观测,持续提供21CMA 的 50—200MHz 射电干涉观测数据,为深度成像研究提供第一手资料和积累经验;依托 21CMA 开SKA1-low 验证实验,研究并掌握 SKA1-low 相关的低频观测技术和数据处理方法;开展前期探索性的低频实验,针对此类探索性的低频实验进行建模研究。
考核指标:累积 21CMA 宇宙再电离深场观测有效数据不少于 300TB;基于 21CMA 的 4 个天线站点实现宽带数字波瓣成形,并实现两个不同波瓣的同时成形,实时数字带宽不低于 200MHz,原始采样动态范围不低于 70dB,波瓣形状参数更新间隔短于 60 秒;根据探索性低频实验的结果,形成全新的总功率测量实验方案和相应数据处理方法;形成一支10 人以上掌握低频实验和观测核心技术的科研团队。
有关说明:由中国科学院上海天文台作为项目牵头单位申报。
 
1.3低频射电干涉阵列的高精度校准方法
研究内容:以仿真、实验与先导阵列数据分析为主要手段,研究解决 SKA1-low 阵列在观测中所面临的可见度函数高精度校准问题。系统分析 SKA1-low 可能存在的仪器效应, 并研究改正去除办法;研究天线增益、指向、电离层、各种干扰源的检测方法;开发高精度和高性能的校准算法;通过基础理论方面的研究,进一步研究在并行或分布式等计算环境下的算法并行化实现和部署实施方法。
考核指标:所建立的低频干涉阵列望远镜仪器效应模型经 SKA1-low 先导阵列观测数据验证(包括基线误差、方向依赖等)须有效可行;通过天线增益、指向误差、电离层干扰、射频干扰源检测与剔除等一系列算法的实现,以及电离层特性补偿,满足最终成像在 20 平方度天区内动态范围达到 105;形成一支 15 人以上的掌握低频干涉阵列高精度数据校准处理的科研团队。
有关说明:由广州大学作为项目牵头单位申报。
 
1.4宇宙再电离理论与数值模拟
研究内容:开展宇宙黎明和再电离的辐射转移数值模拟, 在大尺度和高精度上对再电离时代的中性氢 21 厘米信号进行预言;开展宇宙黎明和再电离的快速半数值模拟,对再电离参数空间进行扫描,建立 21 厘米仿真信号大数据样本库;发展 21 厘米数据科学解释的新方法,开发用于科学解释的数据处理管线;研究第一代发光天体的 21 厘米信号特征,研究 21 厘米在功率谱之外的其他统计方法、21 厘米与其它观测手段的交叉关联等理论问题,为 21 厘米观测项目提供理论支撑和科学方案。
考核指标:完成大规模宇宙黎明和再电离的辐射转移数值模拟(尺度>2Gpc,格点数>100 亿);完成宇宙黎明和再电离的半数值模拟,构建不少于 1000 个不同再电离参数下的
21 厘米仿真样本;完成用于科学解释的 21 厘米数据处理管线;完成至少 2 类宇宙再电离观测统计量(包括 21 厘米除功率谱之外的其它统计量,21 厘米与其它观测手段的交叉关联等)的理论研究;形成一支 15 人以上掌握SKA 宇宙再电离理论与数值模拟的科研团队。
有关说明:由清华大学作为项目牵头单位申报。
 
2.脉冲星搜寻、测时和引力检验
2.1脉冲星测时和检验引力理论
研究内容:研究适应 SKA 的阵列望远镜脉冲星测时和引力理论检验的技术方法及相关科学。利用国内现有设备组建SKA 先导射电望远镜阵列,分别实现 SKA1 中频(SKA1- mid)频段和 SKA1-low 频段的相干信号接收,并开展脉冲星测时观测;识别阵列望远镜开展脉冲星测时观测中的潜在系统差,研究修正这些系统差的技术方法;利用获取的脉冲星测时数据开展脉冲星时间和引力理论检验等相关科学课题 研究;建设高精度脉冲星 VLBI 观测系统,理解 SKA1 的脉冲星VLBI 观测需求并掌握相关技术。
考核指标:针对 SKA1-mid 频段,改造国内现有设备, 对 4 台以上反射面天线进行波束合成,在扣除系统差后,达到 100ns 的测时精度及 1%的偏振校准精度;研究 SKA1-mid 频段内宽带干扰信号的甄别和检测,实现 50MHz-8GHz 的全带宽实时监测,其 100%概率最小俘获时间优于 10ns;针对SKA1-low 频段,实现基于 21CMA 的脉冲星测时;针对引力理论辐射区检验,发展脉冲星引力波数据处理软件,实现引力波搜寻功能;形成年稳定度 1×10 -14 的脉冲星时间,脉冲星校准的原子钟年稳定度达到 2×10 -14 ;完成 VLBI 基带脉冲星数据相干消色散系统。实现 2GHz 带宽观测能力,获得 5 颗脉冲星精度达 0.5 毫角秒的测量结果;形成一支 15 人以上掌握SKA 脉冲星阵列望远镜测时观测和科学数据分析的科研团队。
有关说明:由中国科学院国家天文台作为项目牵头单位申报。
 
2.2 SKA 脉冲星搜寻预研
研究内容:开展 SKA 相对论双星搜寻技术研究;通过新型通用计算硬件来实现快速实时的搜寻软件系统;利用国内
外 SKA 先导设备进行相干消色散深场搜寻和低频脉冲星搜寻实验。
考核指标:开发至少二阶的轨道加速度搜寻新技术;完成比传统技术速度至少提升一个量级的异构并行搜寻软件; 实现丢包率小于 1×10 -7 的在线流处理功能;在 SKA1-mid 频段开展高灵敏度相干消色散搜寻实验,开发同时 10 个以上色散的相干搜寻原型机系统;在 SKA1-low 对应频段,建成21CMA 低频脉冲星搜寻系统;形成一支 18 人以上掌握 SKA 脉冲星搜寻技术的科研团队。
有关说明:由中国科学院国家天文台作为项目牵头单位申报。
 
2.3脉冲星理论研究支撑
研究内容:用脉冲星计时检验强场引力理论和分析中子星物态;用脉冲星射电观测解析脉冲星辐射机制;阐释特殊中子星在天体物理过程中的作用;搭建数值相对论平台模拟中子星相关物理过程。
考核指标:评估 SKA1 脉冲星计时在检验引力理论和测量中子星物态方面的精度;构建脉冲星磁层辐射基本模型, 预估SKA1 的观测对现有磁层模型和模型参数的限制;基于包括射电在内的多波段、多信使观测数据,给出磁星等特殊中子星在若干天体物理过程中的作用以及磁星周期跃变机制的理论解释,并对中子星的物态和结构模型给出限制;搭建中子星数值相对论平台,完成中子星/夸克星并合的模拟, 给出中子星双星和夸克星双星并合事件的多信使模拟观测特征比较;形成一支 16 人以上掌握脉冲星理论研究的科研人才团队。
有关说明:由北京大学作为项目牵头单位申报。
 
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