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激光雷达在行星科学中的未来
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。
以地球健康为重点的福祉经济应成为 COP27 议程的首要议题
联合国气候变化框架公约缔约方大会第 27 届会议 (COP27) 将欢迎各国重申零排放目标的承诺，并作出雄心勃勃的国家自主贡献，以努力减少全球变暖。但如果不重新构想社会进步的标志，不解决全球生态破坏的根本原因，这些努力都将徒劳无功。气候紧急情况为取代以开采、增长为导向的剥削性经济体系提供了强有力的理由。流行病风险的增加、生物多样性危机以及国家内部和国家之间猖獗的不平等现象也是如此。COP27 峰会的议程绝不能忽视或孤立这些相互关联的危机。1
绿色银行望远镜的下一代行星雷达系统帕特里克·A·泰勒国家射电天文台，绿色银行天文台
The next generation planetary radar system on the Green Bank Telescope Patrick A. Taylor National Radio Astronomy Observatory, Green Bank Observatory Steven R. Wilkinson Raytheon Intelligence & Space Flora Paganelli National Radio Astronomy Observatory Ray Samaniego, Bishara Shamee, Aaron Wallace Raytheon Intelligence & Space Anthony J. Beasley Associated Universities Inc., National Radio Astronomy Observatory ABSTRACT The National Radio天文学天文台（NRAO），绿色银行天文台（GBO）和雷神智能与空间（RIS）正在为绿色银行望远镜（GBT）设计高功率的下一代行星雷达系统。作为一个试点项目，由RIS设计的低功率，KU波段发射器（在13.9 GHz时高达700 W）集成在GBO的100米GBT上，并在NRAO的TEN 25米长基线阵列（VLBA）Antennas上收到了雷达回声。这些观察结果产生了最高分辨率，基于地面的，合成的孔径雷达图像，在有史以来收集到的月球上的某些位置，提供了已销售的卫星的大小和旋转状态特征，并以21亿米的距离（〜5.5个月球距离）检测到近地球的小行星。设计工作继续以使用VLBA的500 kW，KU频段行星雷达系统的最终目标，使用VLBA和未来的下一代非常大的阵列（NGVLA）作为接收器，具有目标表征和成像的能力，用于太空情境/领域的意识和行星科学/行星科学/国防。作为近期的下一步，中等功率的KU波段发射器（至少为10 kW）的集成将在GBO/NRAO上开发端到端系统以进行实时雷达观测。1。引入空间意识，空间中自然和/或人为物体的预测知识和表征是美国（美国）空间活动的关键能力。在美国进行雷达天文学和行星防御的高功率雷达基础设施通常依靠国家科学基金会（NSF）的资产和国家航空航天及空间管理局（NASA）来执行这一任务。自2020年以来，波多黎各的Arecibo天文台威廉·E·戈登（William E. Gordon）望远镜倒塌，美国科学界对高功率雷达观察的访问已大大减少，从而使加利福尼亚州的70 m金石望远镜（DSS-14）在加利福尼亚州的高空网络中，仅在加利福尼亚州的一部分中，唯一的范围是一个范围的范围。在Arecibo崩溃时，Associtions Inc.（AUI）管理国家射电天文学观测站（NRAO）和绿色银行观测站（GBO），以及合作伙伴雷神智能与空间（RIS）刚刚使用100-m Robert C. Byrd Green Bank Telescope（gbt） 1，作为雷达发射器和非常长的基线阵列（VLBA）的十米天线作为接收器。 GBT经常充当雷达接收器，用于从Arecibo和Goldstone的传输中，由于其大量孔径和可操作性，这是GBT首次用作GBT作为雷达发射机。 在使用GBT/VLBA系统进行的两个观测活动中，我们获得了月球的合成孔径雷达（SAR）图像，以两个已停产的卫星的形式收集到空间碎片，并检测到一个近乎地球小行星。1，作为雷达发射器和非常长的基线阵列（VLBA）的十米天线作为接收器。GBT经常充当雷达接收器，用于从Arecibo和Goldstone的传输中，由于其大量孔径和可操作性，这是GBT首次用作GBT作为雷达发射机。在使用GBT/VLBA系统进行的两个观测活动中，我们获得了月球的合成孔径雷达（SAR）图像，以两个已停产的卫星的形式收集到空间碎片，并检测到一个近乎地球小行星。详细信息在[1]中提供。在这里，我们讨论了2020年11月和2021年3月进行的GBT/VLBA雷达观察的实验和结果，以及针对高功率，下一代行星雷达系统的计划。NRAO/GBO/RIS团队目前正在开发的新技术具有直接解决和克服损失Arecibo望远镜造成的科学能力差距的潜力。除了实现前所未有的科学外，我们的下一代行星雷达系统还可以添加
清洁能源转型：地球界限内社会进步的新范式
例如，正如 Arbib 和 Seba 在《重新思考人类：五个基础部门的颠覆、文明的生命周期和即将到来的自由时代》中所展示的，15 世纪发明的印刷机（一种信息颠覆）并没有逐渐改善手工书写在兽皮手稿上的方式。以便宜 10 倍的成本在纸上快速打印大量文本的能力不仅导致了手稿行业的崩溃，而且为信息所有权、生产和传播的根本转变开辟了道路。这种颠覆打破了教会在欧洲的文化主导地位，并与其他社会和政治变革相结合，为启蒙运动和科学革命铺平了道路。信息领域的这种颠覆对更广泛的经济结构产生了变革性影响。它颠覆了教会在中世纪对信息的垄断，并将信息的生产和传播分散给新兴的商人阶层，破坏了封建财产所有权。
从不同环境模型导出的行星际空间质子谱
了解空间辐射环境对于设计和选择用于空间应用的材料和部件至关重要。这种环境不仅以太阳的电磁辐射为特征，而且还以带电粒子为特征，带电粒子分为太阳风、太阳高能粒子 (SEP) 和银河宇宙射线 (GCR)。特别是对于材料工程和鉴定测试，需要从 keV 到 GeV 的粒子能量的微分和积分谱。到目前为止，已经有各种各样的模型可用，但很难保持概览。尽管欧洲空间标准化合作 (ECSS) 标准包括有关如何研究粒子辐射的说明，但它并未提供整体视图。本文将为那些需要全面概述的人提供支持，并提供有关质子辐射谱的全面信息，这些信息可能用于从任务分析到材料和组件设计以及鉴定测试等空间工程任务。检查了可公开访问的平台 OLTARIS、SPENVIS 和 OMERE，以获取可用的质子光谱。例如，考虑了第 23 个太阳周期的粒子辐射，该周期涵盖了 1996 年至 2008 年。可用模型的一个共同缺点是它们仅限于 MeV 范围。特别是当材料直接暴露在太空环境中时，低能粒子（特别是 keV 范围）会引起人们的高度关注，因为这些粒子会将所有能量转移到材料上。因此，使用了额外的数据源，以便将通常被忽略的低能质子纳入派生光谱中。数据被转移到通用单位集，最终可以进行比较和合并。这包括对最常见模型的比较，包括数据基础、适用性和可访问性。因此，拟合了广泛而连续的光谱，其中考虑了所有不同模型及其不同的能量和通量。每一覆盖年份都用拟合光谱表示，包括适用的置信度。针对太阳活跃和安静时期，提供光谱。
利用当前和未来的任务在系外行星系统中寻找技术特征
技术特征是指可以通过天文手段探测到的技术的观察表现。之前对技术特征的大多数搜索都集中在对无线电信号的搜索上，但许多现有和未来的观测设施也可能限制某些非无线电技术特征的流行。因此，天文学界的更广泛参与可能会使这项搜索受益，因为对技术特征科学的贡献也可以以负面结果的形式出现，这些结果为信号的存在提供了具有统计意义的定量上限。本文综合了 2020 年 TechnoClimes 研讨会的建议，该研讨会是一项在线活动，旨在制定研究议程，以确定优先次序并指导未来的技术特征理论和观察研究。本文从高层次概述了当前和未来任务在紫外线、光学或红外波长范围内探测系外行星技术特征的用途，特别关注大气技术特征、人工表面改造、光学信标、空间工程和巨型结构以及星际飞行的可探测性。本概述并未得出任何新的定量检测限，但旨在为使用当前和计划中的观测设施提供额外的科学依据，并启发进行此类观测的天文学家考虑他们正在进行的观测与技术特征科学的相关性。本综述还确定了当前和计划中的任务在搜索技术特征方面可能存在的技术差距，这表明在设计未来任务概念时需要考虑技术特征科学案例。
探索行星外：外层空间社会研究
教授外太空社会研究课程是我们作为一个学术团队的首次合作，从许多方面来说，这是一个开端——这是在新兴的太空人类学领域建立雅盖隆大学的初步尝试。对我们来说，这项任务的意义很明确：人类学需要研究太空如何影响人类生活，而雅盖隆大学是哥白尼和马林诺夫斯基的思想发源地，非常适合举办一个连接宇宙学和人种学的项目。然而，对我们的学生来说，这个野心似乎不切实际。在我们的第一节课上被问到这个问题时，大多数人承认他们以前没有接触过太空人类学的概念（有人小心翼翼地想知道为什么在克拉科夫这个没有火箭基础设施、雾霾如此浓重、几乎看不见星星的城市教授太空人类学）。这很公平。
行星洞穴科学与探索的路线图
编辑 - 2021年是洞穴和喀斯特国际年。为了纪念这一场合，我们希望强调行星亚面体现的巨大潜力。尽管研究人员已经考虑了50多年的外星洞穴的可能性，但我们现在进入了行星洞穴探索的初期。洞穴很重要，因为它们提供了行星机构的地质，气象和环境历史的记录。在火星上，这可能包括过去甚至现在微生物生活的证据。对于月球和火星，洞穴可以保护人类探险者免受有害和荒凉的表面环境。我们对行星洞穴的了解因身体而异。地球代表了最先进的探索水平，但是仍然存在许多未解决的问题（例如，缺少陆地洞穴的完整清单）。超越地球，对月球和火星1的识别最先进，有数百个有记录的候选洞穴入口和几个拟议的洞穴任务概念。对于其他行星体，已经确定了潜在的地下接入点（SAP），尽管我们无法充分解决SAP Interiors（即缺乏距离视觉平台）的确认受到了阻碍。迄今为止，社区已经在我们的太阳系上对八个行星体（不包括地球）进行了2,660个SAPS分类（图1）。1。标识。到目前为止，通过使用标准远程上下文成像2可以找到大多数行星洞穴的入口，天窗和倒塌坑。a此外，许多卫星包含与构造和冰可旋转的特征相关的特征将需要进一步审查。因此，支持这些特征的SAP和行星体的数量会随着时间的推移而增加。为了系统地推进行星洞穴的探索，我们提出了由三个概念阶段组成的路线图：（1）识别（轨道资产），（2）表征（表面操作）和（3）探索（地下操作）。在地球上，可以通过组合的热，可见和激光射方法来识别洞穴入口。应进一步完善这些策略，并扩展以检测其他行星体的洞穴。
起源调查光谱仪：揭示远处星系的心脏和具有远处光谱的行星系统的心脏
摘要。原始调查光谱仪（OSS）是用于起源的多功能远射光谱仪。在光子背景极限下运行，使用六个对数间隔的光栅模块，以300的分辨能力（R）瞬间覆盖25至588-μm波长范围。每个模块同时至少30与最多100个空间束，从而实现了真实的[三维（3D）]光谱映射。此外，OSS提供了两种高分辨率模式。第一个将长路径傅立叶转换光谱仪（FTS）插入到传入光的一部分中，以提前光栅后端，使R高达43； 000×½λ∕112μm，同时保留了基于光栅的线的灵敏度。第二次与FTS串联扫描Etalon，为100至200-μm的范围提供高达300,000的R。©作者。由SPIE发表在创意共享归因4.0未体育许可下。全部或部分分配或复制此工作需要完全归因于原始出版物，包括其DOI。[doi：10.1117/1.jatis.7.1.011017]
M-Argo星际立方体Vittorio的目标选择...
计划将微型的小行星远程地球物理观察者（M-Argo）定为第一个独立的立方体任务，以与近地的小行星进行对集合并表征存在现场资源的小行星。除了执行科学任务外，M-Argo是当前正在开发的ESA技术计划中正在开发的小型深空技术的巨大演示者。M-Argo任务概念最初是由ESA并发设计设施（CDF）团队在2017年构想的。阶段A项目由Gomspace Luxembourg领导，并由ESA GSTP合同在2019 - 2020年由Politecnico di Milano提供支持。这项工作给出了与M-Argo的任务分析和设计有关的最初结果。，我们显示了开发的原始程序，以评估可及的NEO目标和随后的下调过程。内部间接求解器，低头轨迹优化器（LT2.0），已与逼真的推进器模型结合使用，具有可变输入功率，推力和特定的冲动。求解器与分析衍生物一起实现了准确的开关检测技术。已经解决了数百个时间和燃油最佳问题，旨在从次要的小行星中适当地从小星球中心数据库中过滤。分析表明，在3年的转移持续时间内从Sun-Earth L2出发时，M-Argo可能会发现约150个次要物体。中，已选择了41个目标，并提取了5个最有前途的对象的简短列表。我们的初步结果表明任务可行性。总的来说，M-Argo有可能实现全新的低成本，深空探索任务。