天体化学通过结合天文光谱观测与实验/理论反应动力学模拟，解析星际环境中的物质组成、演化过程及化学反应机制，是连接天文学、化学和生命起源研究的重要交叉领域。在星际空间中，已探测到大量复杂有机分子（complex organic molecules, COMs），包括醛、酮、羧酸、酯及含氮有机物等。这些分子可作为关键化学示踪物，用于揭示分子云、恒星形成区等极端环境中的物理化学条件，并验证星际化学演化模型。作为太阳系形成早期的原始物质载体，陨石记录了地外有机物的形成与演化信息，人们已经发现了多种与生命起源相关的复杂有机分子，如氨基酸、羧酸及核糖等，其含量低至百万分之一（ppm）水平。因此，深入研究地外复杂有机分子的生成机制、反应路径及演化规律，对于理解星际化学循环、揭示太阳系形成历史以及探索生命起源具有重要科学意义。

明晰航空发动机复杂的燃烧过程、推进剂及炸药的高效可控能量释放机制，是新型动力系统设计优化和高能材料安全可控应用的主要理论依据与技术支撑。为实现航空发动机的高效率、低污染运行，一方面亟需揭示喷气燃料等复杂大分子燃料在极端条件下的多步反应路径、关键中间体演化规律及能量转化机制。另一方面，深入解析热解、氧化及链式反应过程，建立适用于不同组分体系和工作条件下的燃烧动力学模型，发展新型高效燃烧调控技术，以实现固体推进剂和含能材料在燃烧速率、能量释放效率和安全性能上的协同优化。

同步辐射真空紫外光电离质谱技术具有高亮度、连续可调谐光源以及软电离特性，能够有效克服传统质谱在复杂有机分子检测中的碎片化和选择性不足问题。结合超声分子束采样方法，该技术可实现对星际环境模拟体系中自由基、瞬态中间体及复杂有机分子的实时在线检测，解析关键反应路径和动力学机制。该技术不仅为理解星际分子的形成与演化提供直接实验依据，也为建立高精度天体化学反应模型、解释天文观测结果以及探索生命起源相关有机物的形成机制提供重要支撑。

同时，同步辐射真空紫外光电离质谱技术为复杂燃烧反应机理研究提供了一种高灵敏、高选择性和原位在线检测手段。该技术可在不扰动燃烧体系的条件下快速淬冷并传输反应产物，实现对高活性自由基、短寿命中间体及微量关键组分的直接探测，尤其适用于解析控制链式反应过程的核心活性物种。进一步利用同步辐射光源连续可调的近阈值光电离能力，该技术可有效降低喷气燃料复杂组分裂解产生的碎片离子干扰，提高大分子燃料氧化产物的分子识别能力。结合光子能量可调特性能够结合光电离效率差异，该技术可实现复杂燃烧产物中结构异构体的有效区分，为构建高精度燃烧动力学模型、揭示复杂反应网络演化规律以及指导新型燃烧体系设计提供关键实验依据。