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美行星科学十年调研报告支持火星样品回送和外行星任务

来源:www.cnsspc.com 作者:韦克威科技 时间:2022-04-21 17:32:17 点击:501次

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阐述未来十年行星科学重点工作的一篇研究报告支持继续开展把样品从火星取回的工作,同时建议NASA寻求对天王星和土星的一颗冰卫星进行探测。由国家学院一个委员会编制、4月19日发布的终版行星科学十年调研报告还建议搞一座空间望远镜来跟踪近地天体,用一个火星着陆器来搜寻生命迹象,并用一辆月球车来采集将由宇航员带回地球的样品。

    本轮十年调研工作指导委员会共同主席、西南研究所行星科学署助理副署长坎努普说,“这篇报告提出了未来十年推动行星科学、天体生物学和行星防御前沿发展的一项雄心勃勃而又切实可行的愿景”。

    2011年的上一版行星科学十年调研报告把采集将送回地球的样品的一辆火星车作为其建议开展的最优先大型(旗舰)任务。NASA通过开展“火星”2020任务落实了那项建议。那项任务下的毅力号火星车眼下正在火星上采集样品。

    新版报告建议NASA继续开展“火星样品回送”(MSR)计划后续阶段的工作。该计划包含与欧空局联合开展的几项任务,以提取那些样品,将其发射到绕火星轨道,并在30年代初将其送回地球。报告说,“NASA无人探测工作的最优先科学任务应是在不增减其现有范围的情况下尽可能快地完成‘火星样品回送’”。

    不过,报告警告该计划费用可能会出现上涨,称NASA眼下估计整个“火星样品回送”工作需耗资53亿美元。NASA此前并未对外公开这一数字。报告称MSR计划费用“不应被允许破坏行星探测任务组合的长期计划平衡”,建议NASA在费用上涨到超出那一估计数字20%或更多时寻求由国会“增加预算”。

    报告把火星同其它建议开展的旗舰任务分开对待。报告建议把“天王星轨道器与探测器”(Uranus Orbiter and Probe)作为头号旗舰任务方案。这项任务将会进入绕天王星运行轨道,对该行星及其环和卫星进行研究,并往其大气层内部署一个探测器。天王星只由人造探测器探访过一次,即1986年的旅行者2号飞越探测。

    报告称,该任务“将改变我们对冰巨星的总体认识,特别是对天王星系统的认识”。报告将天王星称为“太阳系最迷人的天体之一”。估计需耗资42亿美元的这项任务最早可在2031年由“重型猎鹰”或类似的重型运载发射,借一次木星借力飞行于13年后抵达天王星。

    报告建议的排在第二位的旗舰任务是“土卫二绕落器”(Enceladus Orbilander)。该任务将对土星的冰卫星土卫二进行探测。土卫二表面下有一座海洋,并有羽流冲破冰壳喷入太空。报告说,“土卫二上的条件由此允许对一个海洋世界的宜居性进行直接调查,并对其是否有生命居住进行评估”。

    “土卫二绕落器”将会花一年半时间绕土卫二做轨道运行,并采集那些羽流的样本。它随后将会降落到土卫二上,在那里开展两年的探测任务,以研究那里的物质,寻找有生命存在的迹象。该任务估计需耗资49亿美元,可望在30年代末由SLS或“重鹰”发射,并在50年代初实施着陆。

    报告还考虑了另4项旗舰任务方案:一个木卫二着陆器、一个水星着陆器、一个海王星轨道器与探测器以及包含轨道器、着陆器和将在金星大气层内运行的“空中机器人”的一项金星探测任务。报告最终拒绝支持这些方案是因为费用和技术成熟度等方面的问题。

    报告为NASA“新边疆”系列竞争性中级行星科学任务下的未来任务选定了潜在目的地。对于本年代末的“新边疆”6任务,报告提出的方案包括探测木星和海王星之间的半人马多冰天体、谷神星样品回送、土卫二多次飞越探测、利用一个月球着陆器网络采集地球物理数据、土星探测器、土卫六轨道器和一项金星大气原位研究任务。

    除了中标“新边疆”6的那项方案外,很可能会在30年代中期进行的再下一轮“新边疆”任务竞标将会包括那些同样的任务主题,并新增一项对海王星最大的卫星海卫一进行探测的任务。报告还建议把“新边疆”任务费用上限提高到16.5亿美元(以2025财年美元计),以反映在研的“蜻蜓”土卫六探测任务的经历。

    对于火星,报告建议一旦MSR计划过了20年代末花钱的高峰期,NASA就启动称为“火星生命探索者”的一项着陆器任务,以通过钻探冰沉积物来寻找生命标志物,从而找寻火星上目前存在生命的证据。在报告中被描述为“概念性任务方案”的该着陆器将会耗资21亿美元,可在30年代中期发射。

    报告指出,月球研究将会涉及与载人探测的相互影响。“阿蒂米斯”计划下的一系列载人登月任务最快定于2025年开始进行。报告说,“把科学工作成功地融入载人探测计划在历史上就一直是个难题,而‘阿蒂米斯’也依然是这样”;“眼下,科学要求并未在驱动‘阿蒂米斯’能力。然而,在本委员会看来,‘阿蒂米斯’为突破性、十年水平的科学提供支撑是必须的”。

    要做到这一点,一条途径是把无人和载人探测能力结合起来。报告支持称为“耐力”(Endurance)A的一项任务方案。该方案将由商业性着陆器把一辆机器人漫游车送到月球的南极-艾特肯盆地。漫游车将会在该盆地行驶2000公里,采集100公斤样品。那些样品将会由一次“阿蒂米斯”载人登月任务送回地球。这项需耗资19亿美元的任务将会比既包括机器人漫游车、又包括样品回送飞行器的一项替代方案少花10亿美元,而且后者送回的样品数量将只有大约2公斤。

    调研报告还回顾了NASA的行星防御计划。报告支持继续开展工作,以实现国会2005年设立的找出90%直径在140米以上的近地天体(NEO)的目标。但报告同时表示,NASA还应争取尽可能多地找出更小的天体。

    报告支持继续开展“近地天体勘测者”(NEOSurveyor)任务,呼吁“及时发射”这座旨在更有效地搜寻近地天体的空间望远镜。NASA几周前公布的2023财年预算案刚提出要砍掉那项任务的预算,把其发射时间从原定的2026年推后至少两年。

    在“近地天体勘测者”任务后,报告建议NASA寻求开展一项“快速反应”任务,对直径在50到100米之间的一个近地天体进行飞越探测。报告说,“这样一项任务应评估飞越表征方案的能力和局限性,以更好地为应对短预警时间的近地天体威胁做准备”。


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