【战略前沿】2013-2022十年期行星科学的愿景与旅程:中期评估(摘译)
来源: http://nap.edu/25186
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2018-09-27

 

前言

2011年春,美国国家科学工程医学院发布了一份报告,对未来10年期行星科学进行概述。这份标题为《2013-2022十年期行星科学的愿景与旅程》的报告,通常被称为“十年期调查”,为美国国家航空航天局(NASA)行星科学局提供了高水平的优先次序与指导。其他诸如实际预算、授权与拨款法案中的国会措辞、政府要求,以及跨局和跨部门要求(特别是退休风险或为人类计划提供所需信息)等考虑因素,也是NASA如何发展其行星科学计划的必要投入。

2016年,NASA要求美国国家学院开展一项调研,评估NASA在实施十年期调查目标方面的进展。调研开始后,国会通过了2017年《国家航空航天局过渡授权法案》,要求NASA邀请美国国家学院对其火星探测计划进行审查。NASA和国家学院同意将该审查纳入这一中期评估。那次调研产生了本报告,作为中期评估,并为在余下的几年内完成十年期调查所涵盖的目标提供指导,也为目前计划于2020年开始的下一次十年期调查做好准备

摘要

这十年已经成为行星科学史上最重要和最具科学生产力的时期之一。探索了新的世界,取得了新的发现。就在5年前,用最强大的望远镜看,冥王星也只不过是一个模糊的斑点,但是今天,冥王星被认为是一个高度复杂的世界。对木星大气和磁场的探测,比以往任何时候都更加详细。土卫二(Enceladus)和木卫二(Europa)上的深海已被发现,土星的光环、卫星及大气层也以新的方式被揭示。一队宇宙飞船正在探测火星大气层和表面,揭开了火星表面下可能有水流动的神秘面纱。与此同时,有史以来最精密的火星车目前正在采集夏普山的岩石和土壤样本,伴随着半个星球外的“机遇号”火星漫游车,目前受火星上全球沙尘暴影响导致暂时与地球失联,但仍有望在其弹跳着陆这颗红色星球14年之后重新激活。很快,一艘新的宇宙飞船将会在火星着陆,并开始聆听来自深层地下地震的隆隆之声。得益于NASA和美国国际合作伙伴的不断努力,水星、金星、谷神星,灶神星、67P / Churyumov-Gerasimenko彗星、Itokawa小行星的月亮,所有这些都提供了关于它们起源和组成的答案和新的奥秘,同时为太阳系的形成提供了线索。

很多情况下,这些发展源于NASA通过国家科学工程医学院要求行星科学界开展的两项十年期调查所提供的战略指导和科学优先项目。最近的行星科学十年期调查报告,即《2013-2022十年期行星科学的愿景与旅程》于2011年3月发布。十年期调查,尤其是《愿景与旅程》,使行星科学界很好地证明了行星科学计划的合理性,该计划在研究任务与获取任务经费支持方面,以及在保护该计划不受未经过科学界十年期进程审查的建议和目标影响这两方面都已取得成功。

NASA需要依法开展十年期调查,而且也必需对其实现十年期调查目标的进展进行中期评估。2016年底,NASA邀请国家学院开展一次行星中期评估。2017年春,NASA在授权法案通过后,请求国家科学院扩大中期评估的范围,对行星科学局(PSD)管理的火星探测计划(MEP)也纳入了中期评估。该报告评估了NASA在实现十年期调查目标方面的中期表现,也专门评估了火星探测计划(任务说明见附件A)。本报告为NASA提供了完成本次十年期调查目标直到下一个十年期调查期的建议,并为下一次十年期调查提供了建议,目前下次调查计划于2020年春季举行会议。

《愿景与旅程》充分认识到NASA的预算和发展挑战都有可能影响其建议项目的执行。为了帮助解决这种可能性,他们提供了3个用于行星科学计划缩减范围(de-scopes)的决策规则:

1、缩减任务范围(De-scope)或推迟旗舰任务;

2、只有在调整旗舰任务也无法解决问题的情况下,才能变动新的前沿或探索任务;

3、高度优先保护研究与分析(R&A)以及技术经费。

为响应十年调查的建议,NASA缩减了(de-scoped)火星天体生物学发现-收集者(MAX-C)任务(后来成为火星2020任务)以及木卫二轨道飞行器(JEO,后者成为欧罗巴快艇)。之所以这样做,是因为这两项任务的计划预算都无法承担。NASA没有为了应对预算削减而将任务范围缩减(de-scoped)或延迟。它确实与新边疆和探索任务失之交臂。NASA确实高度重视保护R&A与技术经费。

这份十年期调查报告还建议,如果未来10年有比预期更多的经费可用于行星科学项目,就应考虑以下优先项目(假设除了给MAX-C和木卫二轨道飞行器提供经费外,还额外提供经费支持天王星轨道飞行器和探测任务):

1、增加发现计划的经费;

2、开展另一项新疆域任务;以及

3、无论是土卫二轨道还是金星气候任务。

委员会认为,尽管行星科学局在本十年初的预算大幅削减,NASA还是在实现十年期调查任务目标方面取得了令人瞩目的进展。该机构已开始开发两项十年期调查中最受推荐的两项重大战略性任务(即旗舰),即2020火星车和欧罗巴快艇。它还达到或超过了十年期调查提出的建议要求,为研究与分析(R&A)以及技术研发(R&D)计划提供经费。(见图S.1。)

与此同时,委员会还认为,预算和政策决策限制了NASA实施发现计划和新疆域任务公告推荐节奏的能力,而且NASA已经按比建议慢的步伐,实施或计划开始宣布削减这些任务的机会。NASA表示,它计划在十年期调查期间宣布发起第二次新疆域任务机会,而委员会认可这项计划,但认为完成这项计划将面临挑战。同样,NASA将不得不开展数次进一步发现计划选择,以在十年任务执行期结束之前达到推荐的节奏。

此外,自《愿景与旅程》发布以来,NASA被禁止开始起初推荐的最终火星样本返回任务相关技术开发。2020火星车将采集样本并最终返回地球,但返回部分的工作在技术上很难实现,《愿景与旅程》建议的这项技术开发工作直到2017年底才开始。委员会认为,行星科学局的火星样本返回技术开发计划正在正确轨道上进行,并认可其提出的“聚焦火星样本返回”战略。然而,委员会还关注了火星轨道基础设施的老化问题,这种基础设施除了极具科学价值以外,还对在火星表面上的火星车通信相当重要。委员会提出警告,如果丢失一个或多个航天器,NASA就可能很难与表面的火星车通信,并因此减少其科学回报。

委员会的调查结果与建议按类别汇总。

图S.1:NASA正在参与的近期、当前和正在发展的NASA行星科学任务与国际任务。来源:NASA

重大战略性任务(旗舰)

《愿景与旅程》高度重视重大战略性任务(通常称为“旗舰”)。被推荐的MAX-C火星车和木卫二轨道飞行器任务应该以其较高的科学价值为基础,而且还建议将两项任务范围缩减以适应可获得的预算。这些任务已由NASA改为实施火星2020火星车和欧罗巴快艇任务。

目前处于B阶段的欧罗巴快艇的概念由缩减了成本和任务范围的木卫二轨道飞行器任务而来,该任务的计划向《愿景与旅程》提出,其成本显示是在十年期调查确定的指南范围之内。国会已为这项任务提供了新的拨款。委员会发现,欧罗巴快艇任务阐述了《愿景与旅程》提出的大部分建议(此内容详见第3章)。委员会也提出警告,如果旗舰级任务发生重大成本超支,则成为整个行星计划最大的潜在威胁。因此,需要密切关注与管理其成本情况。

建议:NASA应继续密切关注与欧罗巴快艇任务相关的成本和进度,确保其在关键决策点BKDP-B)通过的经认可生命周期成本(LCC)范围内仍可继续开展任务,而不影响其他任务和《愿景与旅程》(第36页)中的决策规则所定义的优先项目。如果LCC超出此范围,NASA应该对任务范围进行缩减,以便与《愿景与旅程》提出的决策规则保持一致。(第3章)[1]

建议:NASA行星科学局应在任务定义/系统定义评估(关键决策点-B,或KDP-B)上实施一次独立的成本与风险审查流程,专门用于重大行星旗舰任务,确保全面了解潜在的任务成本与成本风险。(第3章)

目前,NASA正在努力确定科学目标,评估实施的可行性,确定任务概念,并估算欧洲着陆器的成本。在《愿景与旅程》中没有优先考虑或详细讨论着陆器,那时它还被认为是一项“远期”任务。它也不像十年期调查中优选的其他重大任务那样进行成本与技术评估[2]。考虑到它的成本及其对行星科学计划其余部分的潜在影响,委员会认为,该任务应在十年期调查过程中进行评估。

建议:作为一项前瞻性旗舰任务,NASA欧洲着陆器任务的研究成果应在PSD(行星科学局)下一个十年期调查的整体计划预算中进行评估和优先排序。(第3章)

《愿景与旅程》的第三个优先旗舰级任务是冰巨人任务[3]。NASA尚未启动有关天王星或海王星的此类任务。系外行星的探索进一步增强了冰巨人任务的重要性。《愿景与旅程》中描述的冰巨人任务,将使用成熟仪器阐述冰巨人任务广泛的科学目标。在2017年由NASA资助的一项冰巨人研究项目中描述的任务概念目标,与最初《愿景与旅程》中的科学目标相比,已发生了显著变化。委员会发现,研究提出的科学有效载荷,存在无法如《愿景与旅程》建议那样开展测量的重大风险。冰巨人研究提出了新的目标。在《愿景与旅程》中没有提到且尚未在航天器上飞行的一台多普勒成像仪,已添加到有效载荷中,用于测量可能无法探测到的行星振荡。如果这部分任务在科学上不成功的话,那么修订后的科学目标有很大一部分将会降级或取消。

建议:NASA应根据《愿景与旅程》中最初确定的冰巨人科学目标,开展一项新的研究任务,来确定一套更广泛的科学目标是否可以在20亿美元的成本上限内实现。(第3章)

发现计划与新疆域任务

委员会发现,NASA从发现号计划机会公告(AO)中取消E阶段(运营)的经费和运载火箭成本的这一决定,已经使其能够执行外太阳系任务。这本是在《愿景与旅程》中推荐的项目,也是NASA成功开展十年期调查的另一个案例。

尽管从2014年的AO中选择了两项发现号计划,但下一个AO将于2019年才会发布。除非从两个潜在的未来AO中选出3项任务,否则NASA将无法完成每24个月发布一次发现计划AO中的《愿景与旅程》目标。

建议:NASA应当认识到在1AO中选出两项任务,将被视为发布了两个AO,这样才能满足《愿景与旅程》的建议目标,应在《愿景与旅程》推荐的节奏即≤24个月的时间内发布发现计划的机会通知(AOs)。为了达到《愿景与旅程》的建议目标,NASA应从2019年和2021年发布的AO中选出3项任务。(第3章)

新海洋世界目标被纳入第四次新疆域任务的项目征集。这项额外增加的新边疆任务项目,是十年期调查过程之外补充进来的。尽管系外行星评估组(OPAG)支持这一额外增加的项目,但是,月球探测分析组(LEAG)、小天体评估组(SBAG)、金星探测分析组(VEXAG)和火星探测分析组(MEPAG)并不支持这一变更(根据向本委员会提供的陈述)。这一过程可能会逐渐破坏十年期调查的科学优先事项以及科学界对它们的支持。当时,空间研究委员会天体生物学与行星科学委员会(CAPS)未被授权来表达官方对第四次新疆域任务项目征集变更的立场,但现在可以应NASA的要求,提供有关十年期调查相关问题的书面报告,并提供一种方法来评估十年调查拟提议变更的事项。

建议:如果由于科学发现或外部因素迫使NASA重新评估十年期调查确定的优先级,例如新疆域任务清单,NASA应通过CAPS审查这些变化,在时间允许的情况下,允许通过评估和分析组听取来自学界的意见。(第3章)

委员会还发现,这10年期间,新疆域级别的任务可能仅会推荐1次任务,其进度明显落后于建议的“每十年推荐两次”的节奏。考虑到目前新疆域任务的进度,第五次新疆域任务的征集可能会在下一个十年期调查正在开展的时候提出,而那时,由《愿景与旅程》为第五次新边疆任务建议的“月球地球物理网络”和“Io火山观察者”两项任务,委员会认为其仍为第五次新疆域任务的有效任务。(译者注:意思是说没有机会再发布召集新的任务了)

建议:NASA应尽快发布第五次新疆域任务机会公告,但至少不晚于第四次新疆域任务机会公告发布的5年(即202112月)后发布。(第3章)

NASA火星探测计划(MEP

《愿景与旅程》建议NASA应该开始进行技术开发,实现从火星返回样品的下一步工作。在十年期调查工作的最初几年,NASA没有这样做。然而,直到2017年秋季,行星科学局开始进行技术演示测试,并开发了一种用于从火星返回样本的“集中且快速(focused and rapid)”的架构体系。尽管NASA还需要做大量工作实现这一任务,委员会还是对这些新的进展感到印象深刻并深受鼓舞。

建议:NASA应继续计划并开始实施其提议的用于从其火星2020任务中返回样本的focused and rapid架构体系,实现最高优先的十年期调查旗舰级(flagship)科学任务,提供给下一次十年期调查任务进行参考。(第五章)

NASA目前正在运行围绕火星进行的火星奥德赛号(Mars Odyssey),火星侦察轨道器(MRO)以及火星大气和挥发性演进任务(MAVEN),所有这些任务均超过了他们自身的设计寿命。除了执行科学任务外,这些任务还为地面资产提供重要电信支持。由于航天器老化,火星上正在进行和即将着陆的资产可能会失去通信支持。这个系统脆弱且老化。即使是美国3颗具备中继通信能力的轨道飞行器的其中1个失效,也将会给目前和计划中的2021年后继续运行任务带来战术挑战,危及火星探测计划继续任务科学回归能力。

建议:NASA应确保火星上电信基础设施的寿命,支持当前和计划中的着陆资产(如:MSLInSightExoMarsMars 2020)的科学回报,减轻现有老化资产带来的风险。这不应该以牺牲现有轨道飞行器所进行的科学成果作为代价。(第五章)

由非美国实体领导的火星任务(包括ExoMars,Trace Gas Orbiter,Mars HOPE和Mars Moon Explorer)受益并显著加强了美国火星探索计划(USMEP),使火星科学探索更为广泛。

建议:NASA应立即努力重振国际合作建设,更有效、更经济地助力实施火星探测任务。这可能涉及仪器、其他硬件或整个任务方面的国际贡献问题,对美国正在提供或领导的工作加以补充,正如《愿景与旅程》以及“focused and rapid”火星样本返回概念中所建议的那样。(第五章)

充分理由表明,通过一项计划支持进行火星继续探测任务,而不是依靠一系列独立的、互不相关的任务。虽然目前MEP计划把火星作为一个系统,对它的大部分地区都有广泛的重点考虑,但是2020年以后的计划将完全集中于样本返回任务。目前,除了样本返回之外,还没有一个计划关注于科学调查或者未来人类发现计划准备方面。

目前还没有计划取代MRO场址鉴定和监测能力,这些能力已被证明对登陆地点认证和登陆科学的战略规划非常重要。MEP还没有提出一个阐述火星探测长期目标完整的架构和相应的战略计划,并优化过去、现在和未来任务的科学回报问题。

建议:NASA应该制定一个全面MEP架构、战略计划、管理结构、伙伴关系(包括商业伙伴关系)以及预算方案,用以满足Visions and Voyages中提出的火星探索科学目标。体系结构和战略计划应最大限度地发挥现有和未来美国国内及国际任务之间的协同作用,确保在体系结构(相对于单项任务)层面建立健康和全面技术传递通道,并确保基础设施(电信、现场认证成像等)的维持。这种将NASA/MEP作为一个计划进行管理,而不是仅对一系列任务管理的途径,能够在体系结构层面实现科学优化。这项活动应包括确保适当的NASA/MEP管理结构形成和国际伙伴关系运用,完成火星样品返回任务。(第五章)

望远镜与行星科学

不是所有的行星科学都是,或者可以在行星本体上进行。太空和地面望远镜已经取得了重大发现。例如,Arecibo天文台对小行星雷达研究(包括潜在灾害风险小行星的特性研究)具有独特的重要性。未来10年,哈勃太空望远镜(HST)的专有能力丧失后,将使空间望远镜分配给太阳系目标可见光和紫外(UV)波长的机会减少。詹姆斯韦伯太空望远镜(JWST)将对太阳系目标进行有限观测任务,但无法达到HST的光谱覆盖能力。

建议:NASA应该对太空天文学的作用和价值进行一次评估,包括新兴行星科学研究设施。这项评估应该在下一次十年期调查进入深入开展之前完成。(第三章)

研究和分析

《愿景与旅程》强调了行星科学中强有力的研究和分析项目的重要性,并建议增加用于该项目的总预算计划。委员会决定R&A的支出水平,相对于2011年财政年度(FY)的支出水平上升了32%,这一年的《愿景与旅程》包括预算信息。这大大超过了《愿景与旅程》建议。委员会发现分析R&A预算水平具有困难,因为行星科学局没有进行R&A和技术花费方面的跟踪统计,就像十年调查所定义的那样。这可能在科学界造成误解。

建议:NASA在很大程度上遵循或超过了《愿景与旅程》所建议的R&A和技术支出水平。它应该继续进行这些关键的投资。(第三章)

建议:下一个为期10年的调查委员会应与NASA合作,更好地了解R&A项目每一个元素的预算分类和跟踪情况,特别是:(1)首席研究员(PI)领导的、竞争的、基础研究和数据分析预算;(2)地面观测;(3)基础设施和管理;(4)机构或现场中心支持。此外,在制定计划和建议支出水平时,未来十年调查任务应该得以明确。(第三章)

在科学界反复提到的一个主题是R&A项目的中签率,从逻辑上讲,这将是未来讨论涉及的一部分内容。

技术研发

该委员会发现,行星科学局迄今已召开了会议,预计将继续对全面满足十年调查的技术投资建议进行讨论。自十年调查以来,美国能源部(DoE)重新开始钚Pu-238生产,委员会认为这是一个可喜的进展。

建议:NASA应继续与DoE密切合作,确保Pu-238和复合材料的生产和多任务放射性同位素发生器的开发计划得以维持。同样重要的是,NASA要继续发展先进的能源转换技术。(第四章)

NASA创建了毕加索(PICASSO)和马蒂斯(MatISSE)项目,目的是根据《愿景与旅程》的建议,通过已有技术水平(TRL) 6提供持续的、基础广泛的科学仪器技术开发。相对于可获得的资金,这些项目提案数量之多显示了科学界对这些项目的强烈需求。

行星科学局采纳了十年调查提出的技术建议,构建一个合理而全面的技术组合,能够在未来实现新的更具挑战性的行星科学任务。Vision and Voyages建议将行星科学局预算的6-8%用于技术研发,NASA基本上做到了这一点,委员会对此表示赞赏。

建议:NASA应该继续投资于6- 8%的任务授权技术开发任务。(第四章)

行星科学基础设施与实验室支持

2014年发现号计划机会公告(AO)与2017年新疆域计划机会公告需要对火星样本返回任务进行早期规划与协调。从规划到分发与存储等所有方面的实际成本,包括所有必要的实验室建设或改造费用,自任务开始到样本返回后的两年期内,这些费用都得由该任务承担。因此,A-D阶段的管理活动(及其相关成本)属于AO的成本上限,E阶段的活动属于PI管理任务的成本(但不是AO的成本上限)。尽管长期巡航任务可将此类费用推迟到E阶段支付,但这种情况对短期任务很不利,因为它们必须在B-D阶段承担管理与实验室费用。

建议:NASA应当考虑样本返回任务的管理预算,根据AO要求的《管理规划》文件制定的那样,来管理E阶段的成本,而不是根据各阶段实际发生成本(来考虑管理预算)。这样将确保样本返回任务与其他提案任务处于平等地位,并防止样本管理出现不切实际的低预算。(第3章)

建议:NASA应当确保所有与样本返回任务相关的单位,包括竞赛与指导,通过外太空材料管理与分析规划团队(CAPTEM)进行协调,以优化沟通,避免重复工作,最大限度地利用现有专业知识。(第3章)

委员会还指出深空网络(DSN)对于行星任务能否取得成功非常重要,还担心对DSN所做的一些变化是否可能将对当前和未来任务造成影响。所有接收站使用Ka波段上行和下行链路的建议尚未实现。所有3个站(美国、西班牙、澳大利亚)可以在下行链路使用Ka波段,但上行链路使用Ka波段仅在Goldstone可用。计划是在未来几年,使所有站整合Ka波段上行链路,但目前这还不足以成为开发任务可以依赖的承诺能力,因为还未纳入空间通信与导航(SCAN)目录。

建议:委员会认可《愿景与旅程》的建议,即所有3DSN复合体应保持X波段和Ka波段的高功率上行链路能力,以及S波段、X波段和Ka波段的下行链路能力。(第3章)

教育与科学普及

《愿景与旅程》计划承诺将1%的任务预算用于教育与科学普及活动的目的是为了让参与NASA任务的科学家指导并参与公众教育及科普活动。目前,STEM活动计划并未统一让NASA任务参与,有些任务根本没有参与。此外,STEM激活计划没有利用任务科学家来定义或提供科学内容,因此,任务科学家与这些教育计划之间十分重要的联系已大大减少。尽管NASA中心管理的公众参与工作与某些任务有联系,但在其他情况下,那些正在为该计划产出结果的任务与NASA教育计划的工作之间没有直接联系。

建议:为了使更广泛的公众充分了解激动人心的太空探索,STEM激活计划应当与所有NASA行星任务合作,以确定科学内容和计划实施。NASA行星科学局应当将教育和科普活动直接与为其提供科学内容的任务联系起来,对竞争项目任务可通过首席科学家(PIs)联系,以及对于指导任务可通过项目科学家联系起来。STEM激活计划的教育专家应当直接与任务科学家和工程师(领域业务专家,SMEs)合作,确保与NASA任务成果的紧密联系。NASA以前提供的资金相当于整个项目预算的1%来支持这些活动。此级别的新的经费将为项目参与这些教育与科普活动提供强有力的支持。(第3章)

为下一次十年期调查做准备

距下一次十年期调查开始还有不到两年时间,开展新任务概念研究来协助下一次十年期调查委员会的时间非常有限。在上次十年期调查期间,概念研究就是在调查期间进行的,这给志愿者和工作人员带来了巨大压力,同时NASA为支持这些研究提供的预算也很紧张。委员会认为,在下次十年期调查中,有必要避免这种仓促过程。迄今为止,NASA仅开展了冰巨人研究(本委员会建议重做),并启动了谷神星着陆器和金星研究。委员会认为还需开展大量额外研究。

建议:NASA应根据天体生物学与行星科学委员会列出的清单,资助8-10项任务概念研究,并在下次十年期调查之前,根据评估与分析组的输入对其进行优先排序。旗舰级任务的任务概念研究应当包括国家科学院报告《助力科学:NASA大型战略科学任务》中所述的选项。(第6章)

最近启动的洞察火星探测任务包括两个行星立方体卫星,一种在撰写《愿景与旅程》时还不存在的技术能力。NASA正在对其他无数立方体卫星和小卫星任务开展研究,确定其对行星科学的可行性。除了来自竞争选择的SIMPLEx任务和PSDS3任务概念的要求以外,对如何优先开发关键立方体卫星和小卫星技术或行星部署和运行架构,来实现超越地月环境下的操作没有明确的途径。这些任务包括但不限于:目的地交付方法、推进、电信、以及用来供电或仪器孔径的可展开元件。

建议:在准备下次十年期调查中,NASA应当考虑提升立方体卫星和小卫星技术发展水平的优先事项与路径,以及如何甄别利用新兴能力科学驱动行星小型任务概念,并可能将这些概念实施于飞行任务中。(第6章)

NASA运营着两个“虚拟研究所”,用于支持行星科学研究。委员会听取了这两个委员会的简要介绍,但指出,这两个研究所的最近一次评估是在10年前进行的,而且这两个虚拟研究所在《愿景与旅程》中没有得到很好阐述。

建议:NASA应对虚拟研究所的项目结构和资助情况是否与行星科学局科学目标一致定期进行正式评估,并适当地分阶段纳入十年期调查和中期评估的循环中。(第6章)

委员会注意到,在诸如通信和计算机技术方面已经取得了实质性进展,例如“云计算”的出现。这在包括行星科学领域在内的许多科学领域产生影响。

建议:下次十年期调查委员会应评估NASA在数据存档,以及航天器、实验室以及出版物之间的互操作性方面应对新需求的能力。(第6章)

本报告的第一章解释了十年期调查与本报告的背景。第二章概述了过去几年中所做的一些(不是全部)重大行星科学发现。第三章评估了NASA在实现《愿景与旅程》目标方面的进展,并为进一步发展提供了建议。第四章讨论了NASA的技术开发计划。第五章评估了火星探测计划。最后,第六章讨论了下一次行星科学十年期调查的准备工作。

附件A:任务陈述

美国国家科学工程医学院将成立一个专家委员会,审查NASA行星科学计划对2011年十年期调查《2013-2022年行星科学的愿景与旅程(V&V)》的响应。委员会的审查任务如下:

Ÿ   描述自从“行星十年调查(V&V)”发布以来,这期间行星科学中最重要的科学发现、技术进步以及相关计划变化;

Ÿ   评估NASA当前的行星科学计划在遵循V&V、其他相关的NRC报告以及科学院报告中概述的战略、目标和优先事项方面的程度;以及评估NASA在实现这些战略、目标及优先事项方面取得的进展,以及维持计划平衡的有效性;

Ÿ   关于行星科学计划中的火星计划,委员会将评估以下方面:

Ø  行星科学局的火星探测架构及其对国家科学院V&V计划,以及对其他有关的国家科学院火星报告提出的相关战略、优先事项和指导方针的响应;

Ø  考虑到该计划目前的财政状况,行星科学局火星探测项目的长期目标,以及该项目优化科学回报的能力;

Ø  火星探测架构与由外国机构和组织承担的火星相关活动的关系;以及

Ø  火星探测架构在多大程度上代表一个适度平衡的任务组合。

Ÿ   建议可以采取的任何行动来优化行星科学计划的科学价值,包括如何在现有和预测可用资源条件下,考虑自十年期计划发布以来的新发现;

Ÿ   为当前十年期调查的余下年份,提供关于实施十年期推荐的任务组合与决策规则的指导,但不要重新审视或重新定义V&V计划的科学优先事项或任务建议;以及

Ÿ   建议应该采取任何行动来为下一次十年期调查做好准备,例如学界对科学目标、潜在任务、计划平衡等的讨论,以及NASA对潜在任务概念研究的支持。

 

原文题目:Visions into Voyages for Planetary Sciences in the Decade 2013-2022: A Midterm Review

资料来源:http://nap.edu/25186

 

(黄铭瑞,王化编译,殷永元审核)

 


[1] KDP-B指关键决策点-B,即当任务开始全面开发时,任务达到高级设计阶段但在KDP-C之前的那个阶段。

[2] 所有空间科学十年期调查都遵循一个成本与技术评估(CATE)流程,根据法定要求使用独立承包机构。每次十年期调查时的CATE流程略有不同,但总是用于确定任务概念的技术成熟度及其近似成本。CATE流程的价值之一是使十年调查能够确定其建议计划的整负担能力和可行性。在《愿景与旅程》中优先考虑的五个旗舰级任务都通过了CATE评估。

[3] 由于轨道问题,《愿景与旅程》建议了一项天王星轨道飞行器和探测任务,但这两项冰巨人任务在十年期调查中都被认为同样具有科学意义。