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這是未來十年行星科學的發展方向

作者:九派放眼世界

對天王星(以及更多)感到興奮。

這是未來十年行星科學的發展方向

自航海者 2 号任務 1986 年飛越天王星以來,沒有任何航天器通路過天王星。

到處都是迷人的目的地,但美國宇航局隻能執行這麼多任務。

是以,該機構每 10 年都會要求科學家評估行星科學的狀況,并确定哪些問題應該是科學界的首要任務。在美國國家科學院、工程院和醫學院的上司下,這項巨大的工程被稱為十年調查——最新的此類報告現已公開,令人着迷地了解太空愛好者在未來十年可以期待什麼。

“這份報告提出了一個雄心勃勃但切實可行的願景,以在未來十年推進行星科學、天體生物學和行星防禦的前沿,”西南研究所的行星科學家兼全球聯合委員會指導委員會聯合主席 Robin Canup十年調查,在一份中說。“這個推薦的任務組合、高優先級研究活動和技術開發将在人類對太陽系的起源和演化、以外其他天體的生命和可居住性的知識和了解方面産生變革性的進步。”

科學家們于 2019 年底開始開展這項新的十年調查。該過程包括六個委員會,每個委員會至少召開 20 次會議,并收到來自世界各地科學家送出的總共 527 份白皮書的資訊。生成的檔案長達 780 頁,距離發表僅幾個月後。

該重要性意味着科學家和管理人員将花費數月時間仔細研究其發現,但該報告的一些初步結論是明确的。

旗艦任務

十年調查的一項關鍵職責是優先考慮 NASA 的任務,包括被稱為旗艦的最大任務。該機構目前的兩項旗艦任務是上一次十年調查推薦的,分别是去年登陸火星的耗資 27 億美元的和計劃于 2024 年發射的耗資 42.5 億美元的

在這份新報告中,委員會評估了整個太陽系的六個潛在旗艦項目,從航天器到着陸,再到探索及其最大衛星海衛一的任務。

的旗艦級任務——這可能是一項 40 億美元的努力。多種因素将天王星軌道飛行器和探測器的概念推向首位,包括最終近距離觀察所謂的“冰巨星”所提供的科學潛力和任務的可行性。

該任務将在 2031 年或 2032 年發射,花費大約 13 年的時間跋涉到目标,然後繞天王星運作數年,檢查它的大氣層、内部、環和衛星。

“天王星本身就是太陽系中最有趣的天體之一,”委員會成員在檔案中寫道。此外,委員會強調,最終為其中一顆冰巨行星——天王星或其鄰居海王星——制定一項專門的任務是一項至關重要的優先事項,但指出在相關年份執行海王星任務的後勤工作具有挑戰性。

如果 NASA 在 2032 年釋出下一個十年調查之前獲得足夠強大的資金來執行第二個旗艦任務,委員會建議該任務是所謂的,這是一艘價值約 50 億美元的航天器,将圍繞并降落在土星冰冷的小衛星上。 . 這項任務将繞月球運作大約 1.5 年,然後在月球表面工作兩年,分析冰冷物質的勺子。

國内外行星科學

太陽系有八顆行星、200 多顆衛星和無數較小的物體,行星科學家面臨着豐富的探索機會。但是貫穿新十年的一個關鍵線索是不僅在我們自己的天體鄰域,而且在外星世界的背景下考慮行星科學。

這并不奇怪:在 2012 年釋出最後一個十年時,科學家們在太陽系之外發現了不到 1000 顆已确認的系;今天,這個數字超過了5,000。在随後的幾年中,天文學家還緻力于了解我們的太陽系可能代表或不代表其他行星系統的方式。

事實上,系外行星科學是十年調查小組優先考慮天王星旗艦任務的一個關鍵原因。科學家寫道:“具有相似品質的系外行星可能是最豐富的系外行星類别,與富含氣體的木星和土星本質上是不同的行星類别。”

這個十年突出了三個宏大的主題,作為行星科學家在未來十年内需要解決的最緊迫的科學問題:起源(“太陽系和地球是如何起源的,像我們這樣的系統在宇宙中是常見的還是稀有的?”)、世界和過程(“行星體是如何從它們的原始狀态演變成今天所見的各種物體的?”)以及生命和可居住性(“什麼條件導緻了可居住的環境和地球上生命的出現,以及生命在其他地方形成了嗎?”) .

在考慮委員會準許的中級任務的潛在目的地時,這些問題顯得尤為突出。這些選項包括的樣本傳回任務以及前往或其衛星土衛六和土衛二的各種航天器。

但是,雖然十年調查基于全局思維,但它也包括對地球的明确關注。該檔案第一次包含了一個關于專業狀況的部分,評估行星科學家面臨的社會和結構性問題,例如隐性和系統性偏見以及該領域邊緣化群體的代表性低。

在這裡,委員會強調了加強收集和分析有關這些問題真實狀況的證據的系統的重要性。十年還認可了一個稱為雙重匿名同行評審的系統,科學家們現在。該系統将主要科學家的名字從提案中删除,讓委員會僅根據所提出的科學來獎勵觀察。

亞利桑那州立大學的行星科學家菲利普克裡斯滕森說:“雖然科學了解是我們社群所做工作的主要動機,但我們還必須努力大膽解決與我們社群最重要的資源有關的問題——推動其行星科學和探索任務的人。”大學和指導委員會聯合主席說。“確定該領域的廣泛通路和參與對于最大限度地提高科學卓越性和維護國家在太空探索中的持續上司地位至關重要。”

第二個,這是美國宇航局日益關注的重點領域,涉及識别、跟蹤和評估我們附近的小行星對地球構成的風險。該機構已經制定了探測此類小行星的調查計劃,并正在努力建造一艘名為 NEO Surveyor 的新航天器,以識别此類近地天體,所有這些都得到了十年的認可。

此外,十年期調查要求美國宇航局利用 2029 年飛越大型小行星 Apophis 的情況。在這次相遇中,這顆小行星絕對不會與地球相撞,但如此大的小行星如此近距離飛掠,為科學家們提供了一個獨特的機會來練習行星防禦,并研究飛掠對小行星本身造成的任何變化。

去年秋天,行星防禦計劃啟動了它的第一個專門任務,即雙小行星重定向測試(今年,該航天器将與小行星的衛星相撞,以測試人類将威脅小行星移出地球危險區的能力。在這次任務和近地天體測量員任務之後,十年調查指出,美國宇航局的下一個優先事項應該是發射快速響應航天器來偵察附近的小行星,這是對災難的一種彩排。