前言 美国国家研究委员会 (NRC) 应美国国家航空航天局 (NASA) 科学任务理事会 (SMD) 行星科学部 (PSD) 的要求制定了“起源、世界和生命:2023-2032 年行星科学和天体生物学十年战略”,该战略设想的未来行星探索旨在覆盖整个太阳系的广泛科学目标。这一目标可以通过具有下一代能力的任务来实现,例如创新的行星际轨迹解决方案、高精度着陆、近距离接触感兴趣的目标的能力、先进的指向精度、多艘航天器协同运行、多目标巡航和先进的机器人表面探索。制导、导航和控制 (GN&C) 和任务设计方面的进步——从软件和算法开发到新传感器——对于实现这些未来任务是必不可少的。
激光雷达 (光检测和测距) 是一种利用发射激光脉冲的飞行时间来测量仪器和目标之间精确距离的方法 ( Gardner, 1982 ; Sun, 2017 ; Zhou et al., 2017 )。当作为轨道有效载荷时,激光雷达可对表面进行连续测距测量,沿航天器轨道建立地形剖面。只要有合适的轨道和测量节奏,就可以构建整个星球的地形图,精度达到厘米到米,并具有精确的大地测量控制。对月球和火星的轨道激光雷达测量提供了全球地形图,这些图是科学研究和探索工作的基础数据集。通过测量透射和反射的激光脉冲能量,可以确定激光波长下表面的反射率,而不管自然照明条件或表面的热状态如何。从这个角度看,我简要总结了激光雷达在行星科学应用方面的历史,从阿波罗 15 号激光高度计开始,并确定了几种与最紧迫的行星科学问题相关的未来技术和测量概念。我的目的是强调如何以新的方式使用两种基本的激光雷达测量(飞行时间和接收的激光能量)来提供独特的科学测量。我将这个观点限制在行星科学激光雷达研究上,并不关注丰富的地球科学激光雷达任务、地面和机载研究,也不讨论激光雷达在导航和制导目的上的严格使用,因为它越来越多地用于航天器对接、地形相对导航 (TNR) 以及着陆制导和控制。
该研讨会摘要是由本报告开头列出的研讨会参与者的贡献所汇编的,这是一个更广泛的讨论的开始,在未来几年中可能变得越来越相关,因为正在开发的多个人类太空勘探能力为维纳斯执行人类使命,即致力于派遣人类或作为一项专门的任务。该摘要将概述维纳斯人类束缚和轨道任务的一些相关选择,这些新的或增强的科学调查可以与人类的浮动或轨道任务共同实现,为什么为什么将金星融入到月球到曼尔斯的整体策略中可能有价值,社会和文化活动可能会自行努力,而对自己的社会活动进行了启动,以及对自己的独立范围以及对自己的独立范围进行的,以及对自己的竞选活动的努力以及对自己的传统进行的努力,以及对自己的传统进行竞争。
背景 行星科学是研究太阳系行星体的形成、演化和相互作用的科学,包括行星及其卫星、矮行星、小行星和围绕太阳运行的彗星,涵盖地质学、天文学和大气科学等多个科学学科。 天体生物学是研究宇宙中生命的起源、演化和分布的科学。行星科学家和天体生物学家使用太空任务、地面望远镜、实验室实验、地面实地工作和理论研究相结合的方式开展研究。 联邦政府对行星科学和天体生物学研究与开发 (R&D) 的支持主要来自美国国家航空航天局 (NASA) 的行星科学部,该部门由该机构的科学任务理事会 (SMD) 管理。美国国家科学基金会 (NSF) 数学和物理科学 (MPS) 理事会下的天文科学部 (AST) 通过其相关的地面天文学项目提供适度支持。十年调查是一个为期两年的过程,大约每十年进行一次,最终发布一份最终报告,旨在回顾某一学科过去十年的科学进展,就未来十年的科学重点达成社区共识,并推荐一个综合计划以最好地解决这些问题。NASA 和 NSF 安排美国国家科学、工程和医学院 1 对未来十年的行星科学和天体生物学进行十年调查。除了负责制定十年科学战略外,十年调查委员会还首次在行星科学十年调查中负责考虑并提出有关行星防御 2 和多样性、公平性和包容性的具体建议。2022 年 4 月 19 日,美国国家科学院发布了最终报告《起源、世界和生命:2023-2032 年行星科学和天体生物学十年战略》(行星十年)。 3 行星十年优先科学问题 虽然之前的十年战略主要是按照目的地来组织的,但 NASA 在其对十年调查委员会的指示中要求调查“按照行星科学、天体生物学和行星防御中的重要、总体问题来组织。” 在这方面,新的行星十年围绕十二个优先科学问题组织了其研究战略 4 ,这些问题涵盖三大科学主题:起源、世界和过程以及生命和宜居性。
- 在抵达行星之前,太空运输过程中的任何时间都可以部署进入 • ADEPT 开发专注于进入金星作为延伸目标。由于进入条件更温和(例如金属肋条、碳纤维织物层数更少),火星 EDL 的使用风险较低 • ADEPT 的碳纤维织物气动热能力允许更陡峭的火星进入轮廓(更高的加热),从而减少着陆分散足迹 • 低弹道系数设计可以消除高风险的 EDL 事件(例如超音速降落伞)
美国国家学院出版社第五街,西北华盛顿特区,20001年,本研究基于合同编号NNH17CB02B/NNH17CB01T与国家航空航天管理局和赠款号2040016与国家科学基金会一起。 本出版物中表达的任何意见,调查结果,结论或建议不一定反映出为该项目提供支持的任何代理商或组织的观点。 International Standard Book Number-13: XXX-X-XXX-XXXXX-X International Standard Book Number-10: X-XXX-XXXXX-X Digital Object Identifier: https://doi.org/10.17226/26522 Copies of this publication are available free of charge from: Space Studies Board National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine 500 Fifth Street, NW华盛顿特区,20001年,该出版物的其他副本可从美国国家科学院出版社(National Academies Press),西北第五街500号,凯克360,华盛顿特区,20001年; (800)624-6242或(202)334-3313; http://www.nap.edu。 版权所有2022,由美国国家科学院。 保留所有权利。 在美利坚合众国印刷的建议引用:国家科学,工程和医学学院。 2022。 起源,世界,生命:行星科学与天体生物学的十年战略2023-2032。 华盛顿特区:国家科学院出版社。 https://doi.org/10.17226/26522。2040016与国家科学基金会一起。本出版物中表达的任何意见,调查结果,结论或建议不一定反映出为该项目提供支持的任何代理商或组织的观点。International Standard Book Number-13: XXX-X-XXX-XXXXX-X International Standard Book Number-10: X-XXX-XXXXX-X Digital Object Identifier: https://doi.org/10.17226/26522 Copies of this publication are available free of charge from: Space Studies Board National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine 500 Fifth Street, NW华盛顿特区,20001年,该出版物的其他副本可从美国国家科学院出版社(National Academies Press),西北第五街500号,凯克360,华盛顿特区,20001年; (800)624-6242或(202)334-3313; http://www.nap.edu。版权所有2022,由美国国家科学院。保留所有权利。在美利坚合众国印刷的建议引用:国家科学,工程和医学学院。2022。起源,世界,生命:行星科学与天体生物学的十年战略2023-2032。华盛顿特区:国家科学院出版社。https://doi.org/10.17226/26522。https://doi.org/10.17226/26522。
5.0 SSERVI 对衔接和支持 HEOMD 和 SMD 的影响. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...
行星数据集的研究应用的广度跨越了整个地球系统,从雪和冰层覆盖了高北极和南极的地区到东南亚的丛林,再到埃塞俄比亚的小型玉米田。在每个项目中,研究人员都将利用新的方法和分析工具,以更好地了解自然生态系统以及替代它们的人类使用的土地。这里的许多项目都利用机器学习,深度学习和其他AI工具来实现结果。也许最关键的是,行星研究活动已经由教授和教育者注入了教室,这些教授和教育工作者确定了这种新的遥感方法的学习潜力。
高级管理是一个跨学科的研究和开发领域,旨在改进现有天体材料收藏中的管理和样本采集实践,并为未来的样本返回活动提供支持。高级管理的主要结果是减少和量化天体材料的污染,并保持从任务开始到科学分析的所有样本的科学完整性。在未来十年,NASA 应该支持高级管理研究和监测工作,因为它们涉及改进我们现有的收藏和为当前和未来天体材料采集活动的样本做准备。我们在此重点介绍未来十年 NASA 支持的对样本科学成功至关重要的五项高级管理活动,包括:1) 支持作为样本返回任务的一部分建立污染知识收集的努力,这需要从样本返回任务规划的最早阶段就开始参与管理;2) 支持陨石和宇宙尘埃等地球天体材料收集活动,因为它们代表了相对廉价的样本采集活动,可以继续扩大 NASA 的天体材料收藏并确保新发现的实现; 3) 准备在“冷”条件下管理和处理样本,以便从富含挥发物的太阳系目标(如月球表面或彗星的永久阴影区域)带回样本;4) 确定如何最好地将洁净室技术和生物安全技术结合到一个基础设施中,以支持对被指定为第 V 类:受限地球返回的天体的样本进行管理;5) 支持对管理实验室的实时监控和测试,以验证样本处理环境是否从无机、有机和生物污染的角度保持清洁。简介
考虑国家科学基金会针对NSF的建议,如果调查是有抱负,鼓舞人心和变革性的,则该调查将是最有效的。际调查应评估当前的NSF设施和个人调查员授予这些优先事项的投资组合,以及在Astro2020调查中考虑的当前计划和新设施如何使行星科学的优先事项受益。该研究可能建议对NSF的设施组合进行更改,包括发起撤资行动,因为它认为必须提高科学并优化当前和未来设施的价值。decadal调查指导委员会被鼓励对NSF扩大合作伙伴关系的机会发表评论,无论是私人,机构间还是国际。国家航空航天管理局建议该报告应反映NASA对飞行任务调查的法定责任。强烈鼓励委员会遵守以下准则,因为他们起草了报告的NASA实施部分的主要组成部分: