Was für das nächste Jahrzehnt der Planetenforschung auf Lager ist – Sky & Telescope

Es ist draußen. Die Planetary Science Community hat einen Bericht veröffentlicht, der eine Vision für das nächste Jahrzehnt umreißt. Die zehnjährige Umfrage, das Ergebnis jahrelanger Lenkungsausschüsse, Weißbücher, Beratungsgruppen und Konferenzen, repräsentiert die Marschbefehle der NASA (und in gewissem Maße der NSF) über 10 Jahre der Erforschung von Planeten – und Exoplaneten.

Nationale Akademien der Wissenschaften Dekadenübersicht für Planetenwissenschaften und Astrobiologiebetitelt Ursprünge, Welten und Leben: eine Knotenstrategie für Planetenwissenschaften und Astrobiologie 2023-2032Es ist die drittwichtigste Wunschliste dieser Art. Wie immer müssen alle bedeutenden Konzepte noch Finanzierungs-, Design- und Entwicklungsrunden durchlaufen, bevor sie die Startrampe erreichen.

das letzte Jahrzehnt

Ein Blick auf die neueste dekadische Umfrage mit dem Titel Visionen und ReisenZeigt die Wirkung, die diese Bemühungen haben können. Dieser Bericht wurde als oberste Priorität in die Mission Mars Astrobiology and Sample Cache Explorer aufgenommen, die zum beständigen Rover geworden ist, der derzeit den Jezero-Krater auf dem Roten Planeten erkundet. Perseverance legt Proben als ersten Schritt in der Mars Sample Return-Initiative beiseite, für die der Rückkehr-Rover im Startfenster 2026 gestartet wird.Die zweite Priorität für das Jahrzehnt, die Orbiter-Mission, die jetzt Europa Clipper heißt, soll 2020 starten 2024.

Visionen und Reisen Es identifizierte auch Themen für kleinere Missionen, die von der NASA als Missionen der New Horizons- und Discovery-Klasse bezeichnet wurden. Diese Themen führten schließlich zur Auswahl von Libelleder atomgetriebene Helikopter, der 2027 zum Saturnmond Titan fliegen wird, und Lucy Und Geist Auch Asteroidenmissionen Da Vinci und Veritas Venus-Missionen werden später in diesem Jahrzehnt fliegen.

Die diesjährigen Champions

Neben der kontinuierlichen Entwicklung und Unterstützung dieser Projekte priorisiert die neueste zehnjährige Umfrage einige große und aufregende Missionskonzepte.

als neue oberste Priorität Hauptmissiondas per Definition über ein Budget von mehr als 1 Milliarde US-Dollar verfügt, empfiehlt der Bericht Uranus-Sonde und Sonde. Dies wäre eine große Mission im Cassini-Stil zum Eisriesen und seinen Monden und würde eine Sonde beinhalten, die in die Atmosphäre eindringt. Bisher haben wir Uranus nur einmal während des kurzen Fluges der Voyager 2 im Jahr 1986 aus der Nähe gesehen. Uranus schlug Neptun aufgrund der Flexibilität aktueller Trägerraketen und Technologien für das Startfenster von 2031 bis 2038 mit Jupiter. Hilfe.

Die zweithöchste Priorität unter den Flaggschiffen ist ein Orbiter und Lander, der zum Saturnmond Enceladus fliegen wird, der im Bericht als Enceladus Orbelander bezeichnet wird. Dieser Mond ist eine dynamische Welt mit einem unterirdischen Ozean, der möglicherweise die komplexen Prozesse enthält, die erforderlich sind, um Leben zu beherbergen. Cassini hat bei mehreren Flügen Schwaden aus eisigen Geysiren gesehen, und Enceladus Orblander kann Proben davon nehmen und die Mondoberfläche aus nächster Nähe untersuchen.

Vier weitere große Konzepte, die in Betrieb waren, waren der Europa-Lander, der Merkur-Lander, die Neptun/Triton-Mission und eine große Mission zur Venus.

Als Leitprinzipien identifizierte die Umfrage 12 wichtige wissenschaftliche Fragen zu drei Hauptthemen: Ursprünge, Welten und Prozesse sowie Leben und Bewohnbarkeit. Diese Fragen, die alles abdecken, von der Entstehung riesiger Planeten bis hin zu der Frage, ob wir außerirdisches Leben finden werden, werden bei der Auswahl der Missionen helfen.

„Ich vermute [the decadal] Es ist eine sehr überzeugende Vision für die Weltraumforschung für das nächste Jahrzehnt und darüber hinaus“, sagt Jonathan Fortney (University of California, Santa Cruz). Ich denke, es ist eine großartige Kombination, neue Daten aus einigen der heißesten Gebiete zu erhalten und im Grunde neu in der Exploration und Aufklärung zu sein.“

Die Rolle der kleinsten Missionen

Die NASA hat zwei kleinere Missionsklassen, wobei New Frontiers ungefähr das doppelte Budget für die Missionen der Discovery-Klasse bietet, jedoch mit einer langsameren Startkadenz. Die New Frontiers 5-Auswahl, die im letzten Jahrzehnt behandelt wurde und ursprünglich für Oktober 2022 geplant war, wurde auf Oktober 2024 verschoben.

Die neue zehnjährige Umfrage umfasst die nächsten beiden Runden, New Frontiers 6 und 7, die uns bis 2032 führen werden. Anstatt spezifische Aufgaben für diese Wettbewerbsauswahl zu empfehlen, legt der Bericht detaillierte Themen zur Prüfung dar:

• Centaur-Asteroidensonde und Landung
• Probe ceres zurücksenden
• Mission zur Rückführung von Kometenoberflächenproben
• Mission Enceladus mit mehreren Flügen
• Mondgeophysikalisches Netzwerk
• Saturn-Sonde
• Titan-Orbiter
• Triton Ocean World Surveyor (nur für New Frontiers 7 hinzugefügt)
• Blumenforscher vor Ort

Der Bericht legt keine spezifischen Themen für das Discovery-Programm fest, empfiehlt jedoch, dass die NASA weiterhin zwei Missionen der Discovery-Klasse pro Runde auswählen sollte. Der Bericht empfiehlt außerdem, die Kostenobergrenze für Missionen der Exploration-Klasse von 500 auf 800 Millionen US-Dollar anzuheben.

Wirklich interessante Diskussion von Co-Vorsitzendem Robin Canup über die Rolle von Discovery in #PlanetaryDecadal. Die Kostenobergrenze steigt um 60 % auf 800 Millionen US-Dollar, umfasst aber jetzt Betriebskosten, was es für Exoplaneten-Missionen schwierig macht, sich hineinzuzwängen (das heißt, sie sind weit entfernt).

– Casey Dreier 19. April 2022

Darüber hinaus empfiehlt das Jahrzehnt auch, die Obergrenze von 55 Millionen US-Dollar auf 80 Millionen US-Dollar für Small Innovative Planetary Exploration Missions (SIMPLEx) der NASA und sehr kleine, kostengünstige und risikoreiche Projekte zu erhöhen.

Für unseren nächsten Schritt auf dem Mars priorisiert der Bericht den Mars Life Explorer als die nächste zu entwickelnde Mission, nachdem die Rückgabe der Marsproben abgeschlossen ist.

Für die Monderkundung empfiehlt die Umfrage die Entwicklung von Endurance A, einer großen Stichprobenrückkehrmission, die den Südpol des Mondes besuchen wird. Es wird etwa 100 Kilogramm (220 Pfund) Proben sammeln, die von Astronauten im Rahmen der Artemis-Initiative zur Erde zurückgebracht werden. Der Bericht stellt fest, dass planetare Erkundungsziele für Artemis vorrangig sein sollten und kein Nebenziel.

Der Bericht weist auch auf die Notwendigkeit der NASA hin, den Mangel an Technologiefinanzierung für planetare Wissenschaftsmissionen zu beheben, der in den letzten Jahren auf nur 4 % gesunken ist. Um dies zu korrigieren und die im Bericht genannten Ziele zu erreichen, empfiehlt das Komitee, dass die Planetary Science Division der NASA die Finanzierung auf 6-8 % des Gesamtbudgets auf das vorherige Niveau erhöht.

planetare Verteidigung

Die planetarischen Verteidigungsziele der NASA orientieren sich an Browns Gesetz, das die NASA aufforderte, bis 2020 90 % der erdnahen Asteroiden mit einem Durchmesser von mehr als 140 Metern zu identifizieren. Bis 2021 haben Wissenschaftler nur ein Drittel dieser Gruppe klassifiziert. Das bereits in der Entwicklung befindliche Mittelinfrarot-Weltraumteleskop NEO Surveyor wird entscheidend sein, um mehr dieser potenziell bedrohten Weltraumfelsen zu finden. Das kommende Vera C. Rubin Observatory ist zwar eine Ergänzung zum NEO Surveyor, aber kein Ersatz.

Der Bericht forderte auch das Orbital Debris Program Office der NASA auf, mit dem US Space Command zusammenzuarbeiten, um erdnahe Asteroiden zu entdecken. Bodengestütztes Radar und andere Tracker bieten die Möglichkeit, kleine erdnahe Asteroiden zu charakterisieren, einschließlich des bevorstehenden Nahpasses von 99942 Apophis am 13. April 2029. Der kürzliche Verlust von Arecibo macht die Notwendigkeit, das Tracking- und Weltraumnetzwerk zu verbessern, besonders dringend .

Vielfalt und Gleichberechtigung

Zunächst unterstreicht diese zehnjährige Umfrage die dringende Notwendigkeit, Vielfalt und Gerechtigkeit im Bereich der Planetenwissenschaften zu fördern. „Die Sicherstellung einer möglichst breiten Beteiligung ist für die Produktion hochwertiger Wissenschaft in einem Umfeld des harten Wettbewerbs um begrenzte Humanressourcen von entscheidender Bedeutung“, heißt es in dem Bericht. „Die reiche und beispiellose Vielfalt der Menschen in den Vereinigten Staaten ist der größte Vorteil der NASA, aber nur, wenn diese Vielfalt durch solide Identifizierungs- und Rekrutierungsverfahren erschlossen wird … und faire Vergütungsstrukturen.“

Zu diesem Zweck empfiehlt der Bericht, dass das Planetary Science Directorate der NASA die Ansicht vertritt, dass Voreingenommenheit oft sowohl allgegenwärtig als auch unbeabsichtigt sein kann, und dass die Agentur daran arbeiten sollte, „Voreingenommenheit aus ihren Handlungen zu entfernen, wo immer sie gefunden wird“.

Der Bedarf an Plutonium

Der Bericht hebt auch die Plutonium-238-Produktion hervor, die 2013 wieder aufgenommen wurde, als entscheidend für die Zukunft der Erforschung des Weltraums. Die Strahlungsenergiequelle wird für die Uranus- und Enceladus-Missionen benötigt, die sich zu weit von der Sonne entfernen, um die Sonnenkollektoren zu nutzen. Der Bericht empfiehlt der NASA, den Plutoniumbedarf für die nächste Generation von Missionen zu überprüfen und die Produktion bei Bedarf zu erhöhen.

Satelliten vs. erdnahe Asteroiden

Schließlich erwähnt der Bericht die Auswirkungen, die das Aufkommen von Satellitenkonstellationen wie Starlink von SpaceX, OneWeb von Großbritannien und Project Kuiper von Amazon auf die Bemühungen haben wird, effektiv nach erdnahen Asteroiden zu suchen. Der Bericht fordert daher die NASA, die National Science Foundation und die astronomische Gemeinschaft auf, die Überwachung von Satellitenschwärmen fortzusetzen und nach Möglichkeiten zu suchen, ihre Auswirkungen auf die Beobachtungen abzumildern.

Das nächste Jahrzehnt verspricht aufregende Jahre der planetaren Weltraumforschung. Ich zum Beispiel kann es kaum erwarten, die Sichel des Saturn über dem eisigen Horizont von Enceladus zu sehen, ganz zu schweigen von neuen Bildern von Uranus und seinen Monden. Mal sehen, bis 2042 werde ich es sein. . .

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