關(guān)于某某研究利用暗物質(zhì)相互作用進(jìn)行新型推進(jìn)系統(tǒng)合同技術(shù)背景：暗物質(zhì)的宇宙學(xué)地位與探測突破暗物質(zhì)作為宇宙總質(zhì)能構(gòu)成中占比約26.8%的關(guān)鍵成分，其引力效應(yīng)塑造了星系結(jié)構(gòu)的形成與演化，但微觀本質(zhì)長期處于理論推測階段。近年來，液氙探測器技術(shù)的進(jìn)步使科學(xué)家能夠探測更低質(zhì)量的暗物質(zhì)候選粒子，加州大學(xué)圣巴巴拉分校參與的實(shí)驗(yàn)通過排除中子本底干擾，將對弱相互作用大質(zhì)量粒子（WIMP）的識別置信度提升至新高度。與此同時，宇宙學(xué)觀測從多維度驗(yàn)證了暗物質(zhì)的存在：普朗克衛(wèi)星對宇宙微波背景的精密測量、斯隆數(shù)字巡天對星系成團(tuán)性的統(tǒng)計(jì)分析，以及引力透鏡效應(yīng)的系統(tǒng)研究，共同指向冷暗物質(zhì)模型在大尺度結(jié)構(gòu)上的合理性。2025年，瑞士蘇黎世大學(xué)與以色列希伯來大學(xué)聯(lián)合團(tuán)隊(duì)研發(fā)的QROCODILE實(shí)驗(yàn)取得突破性進(jìn)展，其超導(dǎo)納米線單光子探測器（SNSPD）在絕對零度以上0.1℃的環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)了0.11電子伏的探測靈敏度，首次觸及質(zhì)量僅為電子千分之一的極輕暗物質(zhì)粒子區(qū)間。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)利用詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡的紅外暗圖像數(shù)據(jù)，建立了強(qiáng)相互作用暗物質(zhì)的空間探測方法，將此類暗物質(zhì)在總暗物質(zhì)豐度中的占比限制在0.4%以下。這些成果不僅縮小了暗物質(zhì)理論參數(shù)空間，更為其與普通物質(zhì)的相互作用機(jī)制研究提供了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。理論基礎(chǔ)：從自相互作用模型到推進(jìn)原理構(gòu)想當(dāng)前主流的自相互作用暗物質(zhì)模型（SIDM）為推進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了核心理論框架。該模型假設(shè)暗物質(zhì)粒子間存在微弱碰撞相互作用，既能保留冷暗物質(zhì)模型對大尺度結(jié)構(gòu)的解釋力，又能通過粒子碰撞產(chǎn)生的“熱量”效應(yīng)破解矮星系中心密度分布的“平臺結(jié)構(gòu)”謎題。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)團(tuán)隊(duì)通過矮星系異常成團(tuán)現(xiàn)象觀測發(fā)現(xiàn)，彌散矮星系所在的“年老暗暈”因自相互作用持續(xù)時間更長，核心區(qū)域呈現(xiàn)膨脹特征，這一現(xiàn)象為暗物質(zhì)粒子的非引力相互作用提供了直接證據(jù)?；谏鲜隼碚摚滦屯七M(jìn)系統(tǒng)的核心原理可概括為暗物質(zhì)粒子動量轉(zhuǎn)移機(jī)制：通過設(shè)計(jì)特定靶材與探測器陣列，捕捉暗物質(zhì)粒子與普通物質(zhì)的彈性碰撞或湮滅過程釋放的動量。例如，超導(dǎo)納米線單光子探測器（SNSPD）中硅化鎢微納線在超導(dǎo)態(tài)下形成的“庫珀對”，可將暗物質(zhì)碰撞產(chǎn)生的能量沉積轉(zhuǎn)化為可測量的電信號，這一特性可逆向應(yīng)用于推進(jìn)系統(tǒng)——通過優(yōu)化靶材密度與量子態(tài)調(diào)控，實(shí)現(xiàn)暗物質(zhì)粒子動量的定向傳遞。此外，軸子暗物質(zhì)模型預(yù)測的“光子-軸子振蕩”效應(yīng)，為利用電磁場調(diào)控暗物質(zhì)流提供了可能性，理論上可通過高強(qiáng)度激光場與暗物質(zhì)的共振相互作用，產(chǎn)生持續(xù)的推進(jìn)力。工程挑戰(zhàn)：從實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證到系統(tǒng)集成將暗物質(zhì)相互作用轉(zhuǎn)化為實(shí)用推進(jìn)技術(shù)面臨多重跨學(xué)科挑戰(zhàn)。首先是探測效率瓶頸：暗物質(zhì)與普通物質(zhì)的相互作用截面極低，QROCODILE實(shí)驗(yàn)每天僅記錄一次可疑信號，需通過三維靶材陣列與多級放大電路將信號強(qiáng)度提升至少6個數(shù)量級。其次，背景噪聲抑制是關(guān)鍵難題，宇宙射線、天然放射性及量子隧穿效應(yīng)可能掩蓋真實(shí)信號，需借鑒暗物質(zhì)探測衛(wèi)星“悟空”號的經(jīng)驗(yàn)，采用BGO晶體量能器與塑料閃爍體探測器組成復(fù)合屏蔽系統(tǒng)，將背景干擾降至0.1計(jì)數(shù)/天以下。在能源轉(zhuǎn)換層面，超低溫環(huán)境維持構(gòu)成主要技術(shù)障礙。超導(dǎo)探測器需運(yùn)行在0.1K的極低溫條件，這要求研發(fā)微型斯特林制冷機(jī)與輻射屏蔽相結(jié)合的溫控系統(tǒng)，其功耗需控制在50W以內(nèi)以滿足航天器能源約束。材料科學(xué)領(lǐng)域則需突破新型靶材研發(fā)，例如摻雜稀土元素的拓?fù)浣^緣體薄膜，理論上可通過表面態(tài)電子增強(qiáng)暗物質(zhì)散射概率，同時具備抗輻射與耐高溫特性。合作框架：多主體協(xié)同創(chuàng)新機(jī)制本合同項(xiàng)目采用“理論研究-實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證-工程轉(zhuǎn)化”三級合作架構(gòu)，整合高校、科研機(jī)構(gòu)與企業(yè)資源。理論研究階段由某某大學(xué)物理學(xué)院牽頭，聯(lián)合中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)自相互作用暗物質(zhì)研究團(tuán)隊(duì)，基于ΛCDM模型與SIDM模型的參數(shù)對比，建立推進(jìn)系統(tǒng)的數(shù)值仿真平臺，重點(diǎn)模擬暗物質(zhì)密度分布、粒子速度分布與靶材碰撞截面的關(guān)系，輸出推進(jìn)力-能量轉(zhuǎn)換效率曲線。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證階段依托瑞士蘇黎世大學(xué)QROCODILE實(shí)驗(yàn)裝置，開展暗物質(zhì)動量傳遞的地面驗(yàn)證。雙方將共同優(yōu)化超導(dǎo)納米線陣列的幾何參數(shù)，通過調(diào)節(jié)偏置電流與溫度梯度，測試不同暗物質(zhì)質(zhì)量區(qū)間下的動量轉(zhuǎn)化效率。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)需滿足統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著性要求（p<0.01），并通過蒙特卡洛模擬排除背景干擾的可能性。工程轉(zhuǎn)化階段由某某航天科技集團(tuán)負(fù)責(zé)，將實(shí)驗(yàn)室成果轉(zhuǎn)化為航天器推進(jìn)模塊。核心任務(wù)包括：開發(fā)微型化超導(dǎo)探測器陣列（尺寸≤50cm×50cm×20cm）、集成主動式輻射屏蔽系統(tǒng)、設(shè)計(jì)適應(yīng)深空環(huán)境的熱控與能源管理子系統(tǒng)。原型機(jī)需通過地面環(huán)境模擬測試，包括-196℃至+120℃的溫度循環(huán)、1000G沖擊振動及100krad輻射總劑量考驗(yàn)。知識產(chǎn)權(quán)與風(fēng)險(xiǎn)分擔(dān)雙方約定，基于本合同產(chǎn)生的專利申請權(quán)由合作方共有，理論模型與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的發(fā)表需經(jīng)學(xué)術(shù)委員會審核，確保不涉及技術(shù)秘密。針對暗物質(zhì)探測失敗的風(fēng)險(xiǎn)，項(xiàng)目設(shè)置階段性里程碑：第一階段（1-12個月）需完成理論模型驗(yàn)證，第二階段（13-24個月）實(shí)現(xiàn)地面實(shí)驗(yàn)中動量傳遞信號的穩(wěn)定探測，第三階段（25-36個月）交付工程樣機(jī)。若任一階段未達(dá)預(yù)期，可啟動技術(shù)路線調(diào)整機(jī)制，包括引入軸子暗物質(zhì)探測方案或修改靶材材料體系。預(yù)算分配與進(jìn)度規(guī)劃項(xiàng)目總預(yù)算為1.2億元人民幣，其中理論研究占比15%（1800萬元），實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證占比45%（5400萬元），工程轉(zhuǎn)化占比40%（4800萬元）。關(guān)鍵時間節(jié)點(diǎn)包括：第6個月完成暗物質(zhì)-靶材相互作用截面的理論計(jì)算，第18個月實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)探測器陣列的地面低溫測試，第30個月完成推進(jìn)模塊與衛(wèi)星平臺的集成聯(lián)試。資金撥付采用“里程碑驗(yàn)收制”，每個階段驗(yàn)收通過后支付30%款項(xiàng)，剩余10%作為質(zhì)保金，項(xiàng)目結(jié)題后一次性付清。國際合作與標(biāo)準(zhǔn)制定鑒于暗物質(zhì)研究的全球性，項(xiàng)目將積極參與國際暗物質(zhì)聯(lián)盟（IDMA）的標(biāo)準(zhǔn)制定工作，推動暗物質(zhì)推進(jìn)系統(tǒng)的測試方法與數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)化。計(jì)劃與意大利格蘭薩索國家實(shí)驗(yàn)室、美國桑福德地下研究設(shè)施開展聯(lián)合實(shí)驗(yàn)，共享低本底探測技術(shù)與宇宙射線屏蔽方案。同時，申請國際空間科學(xué)研究所（ISSI）的專項(xiàng)基金，支持暗物質(zhì)粒子分布的多信使天文學(xué)研究，為推進(jìn)系統(tǒng)的深空應(yīng)用提供宇宙環(huán)境參數(shù)。技術(shù)應(yīng)用前景若暗物質(zhì)相互作用推進(jìn)系統(tǒng)研發(fā)成功，其理論比沖可達(dá)10^6s量級，遠(yuǎn)超化學(xué)火箭（300-500s）與離子推進(jìn)器（3000-5000s），有望將太陽系內(nèi)航行時間縮短至現(xiàn)有技術(shù)的1/10。長期來看，該技術(shù)可應(yīng)用于星際探測器，通過持續(xù)加速實(shí)現(xiàn)0.1c的巡航速度，為人類探索比鄰星系統(tǒng)提供動力基礎(chǔ)。此外，項(xiàng)目衍生的超靈敏探測技術(shù)可直接服務(wù)于國家安全領(lǐng)域，包括核材料監(jiān)測、地下資源勘探等軍民兩用場景。保密與倫理規(guī)范項(xiàng)目參與方需嚴(yán)格遵守《國家秘密法》及國際原子能機(jī)構(gòu)相關(guān)規(guī)定，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)加密存儲于量子通