美国宇航局的下一个十年：建立一个“冰巨人”探索计划

行星科学也可能为十年的样本回收任务提供资金。

2021 年底，美国天文学界发布了其十年调查规划，这是未来 10 年科学优先事项的路线图，其中描述了为实现这些目标而需要构建的硬件。该调查的重点是宇宙中遥远的物体，并推荐了大型广谱太空望远镜等项目。

本周，又发布了第二次十年期调查规划，这次调查关注的是天文学家和行星科学家的需求，他们专注于我们太阳系中的物体。 这项调查的大手笔建议是天王星和土卫二的轨道器，而较小的任务包括准备从火星、月球和谷神星返回样本。与往常一样，我们能做些什么，将取决于行星科学预算是否比跟上通货膨胀的步伐做得更好。

重大优先事项

这项调查列出了这些优先事项背后的整体科学主题，但它们足够广泛，几乎涵盖了一切。正如所列出的，它们包括查看太阳系内小天体中的物质，从而推断出原行星盘中行星形成的细节，以及对行星的观察，以跟踪它们自那时以来的演化。还有一个优先事项：月球的形成；研究行星的内部和大气层，以及撞击在塑造行星进化中的作用。最后，现在或过去在地球以外的物体上存在生命的可能性。

这似乎涵盖了太阳系的一切，这意味着这些研究优先级可以证明任何任务都是合理的。那么，科学界选择了什么硬件呢？

最昂贵的项目是“天王星轨道飞行器和探测器（UOP）”，毫无疑问，它将在发射前得到一个更好的名字。就像早期的伽利略号和卡西尼号的任务一样，UOP 将包括一个用于研究该系统的轨道器，以及一个将单程进入该行星的大气探测器。理想情况下，UOP 将在未来十年内建成，以便利用木星的引力辅助。如果 UOP 在2032年结束的窗口期内发射，那么它将可用。

为什么是天王星呢？我们已经对气态巨行星木星和土星进行了广泛的研究，但是太阳系外的两颗冰巨星海王星和天王星在 20 年前才被航海者号造访过。系外行星调查显示，海王星大小的行星在我们银河系的其他地方很常见，因此它们的研究通常会提供丰富的信息。天王星尤其有趣，因为它似乎在其历史早期曾遭受过猛烈撞击，导致其自转轴偏移了近 90 度。它也有卫星，这些卫星似乎在地质上很活跃，可能有海洋。除此之外，它恰好比海王星更近。

如果预算的增长超过通货膨胀，该调查建议进行第二个旗舰任务，这次是土星的卫星之一“土卫二”。 土卫二似乎有一个冰下海洋和间歇泉，将其中的一些物质释放到太空中。 土卫二“Orbilander”探测器将飞过这些间歇泉的羽流以分析其内容，然后降落在它的表面运行两年。目标是在本世纪50年代将其及时发射到该卫星，届时轨道变化将为间歇泉所在的土卫二的南半球提供更多阳光。

对所有的东西进行抽样

将样本带回地球，可以让我们用更广泛的科学仪器来研究它们，并随着技术的发展，用更好的仪器来重复分析。受最近几次成功返回的启发，未来十年将会有各种各样的样本返回任务。

火星是我们的首要任务。该调查总结道：“这十年，美国宇航局机器人探索工作的最高科学优先任务应该是，尽快完成火星样本的返回。”这将包括向火星发送硬件，以收集“毅力”号漫游者目前获得的样本。该项目的细节仍在制定中，调查指出，人们担心其预算会随着时间的推移而激增，因此调查规划主张将预算限制在53亿美元，在此之后应该获得单独的资金支持。

除了现有的探索火星的漫游者，该调查建议，为火星生命探测器提供资金，它将在远离火星极地地区的冰沉积物（一些冰沉积物已经被确认）附近着陆。

另外，该调查建议为月球使用类似的漫游车/返回计划。这将看到一个名为“Endurance-A” 的漫游车将在月球南极的大型撞击盆地中游荡，收集多达 100 公斤的样本。这些将由美国宇航局阿尔忒弥斯计划的载人登月任务返回。值得注意的是，月球车本身预计将通过美国宇航局计划支持的商业月球有效载荷服务（Commercial Lunar Payload Service）送上月球。

对于中等规模的“新前沿（New Frontiers）”级任务，委员会预计预算可以处理至少一个或两个任务。虽然它没有给出具体的建议，但它列出了一些可能性，其中一些包括样本返回。这次采样的潜在目标包括：一颗彗星、矮行星谷神星和一颗特洛伊小行星。

此类别中的其它选项包括：向土星投放探测器、土星卫星土卫六的轨道器，以及在上述环行星之前多次飞越土卫二。在土星之外，潜在的选择还包括，在月球上安装地球物理监测网络或在金星表面安装着陆器。

小规模的“发现（Discovery）”级任务，并没有详细说明具体任务，只讨论了预算问题。

科学之外

实际上，对预算的担忧贯穿了整个调查规划，超出了描述如果预算速度不能超过通胀速度，可能需要削减哪些开支的范围。在某些情况下，这是一个优先级的问题。例如，NASA的行星科学部已经将研究和分析活动的资金减少到预算的10%以下。该调查的撰写者认为，这可能会导致NASA部署的硬件无法获得完整的数据回报。

与去年年底发布的调查一样，新调查的作者指出，天文学界并不是很多样化，并且在少数族裔和女性在该领域取得进展时遇到了问题。要确保该领域受益于最高人才，不分种族或性别，符合每个人的利益，并呼吁天文学界要在这方面做得更好。

最后，由于调查还包括了在太阳系中循环的物体，行星对撞击的防御也属于这一类。在这方面，十年调查建议启动一项调查任务，以确定可能构成威胁的近地天体（NEO）。它还希望看到对难以到达的近地天体的快速响应任务的发展，以确保我们能够开发技术，在发现真正的威胁时进行干预。

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