摘要

　　美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）科學(xué)任務(wù)局（SMD）管理著數(shù)十個(gè)執(zhí)行許多不同任務(wù)的航天器。其中最引人矚目的是大型戰(zhàn)略空間科學(xué)任務(wù)，通常被稱為“旗艦”任務(wù)。這些任務(wù)包括哈勃太空望遠(yuǎn)鏡、錢德拉X射線天文臺(tái)，好奇號(hào)探測(cè)車，磁層多尺度任務(wù)（MMS）以及Terra對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星等。這些任務(wù)的經(jīng)費(fèi)通常高達(dá)數(shù)十億美元，是最昂貴、最復(fù)雜也是NASA開發(fā)的最具能力的科學(xué)航天器艦隊(duì)。它們產(chǎn)生了巨大的科學(xué)回報(bào)，成為NASA和美國(guó)太空計(jì)劃全球聲譽(yù)的基礎(chǔ)。由于只有美國(guó)擁有經(jīng)費(fèi)、技術(shù)以及在多科學(xué)領(lǐng)域訓(xùn)練有素的專業(yè)人員等條件，美國(guó)能夠執(zhí)行這些任務(wù)，吸引一系列國(guó)際伙伴參與，因此，大型戰(zhàn)略任務(wù)對(duì)維持美國(guó)在太空探索與科學(xué)領(lǐng)域的全球引領(lǐng)地位至關(guān)重要。為了實(shí)現(xiàn)一系列科學(xué)目標(biāo)，一項(xiàng)大的戰(zhàn)略任務(wù)可以由單一航天器或協(xié)同工作的航天器星座組成。很顯然，所有大型任務(wù)都具有戰(zhàn)略性，但并不是所有的戰(zhàn)略任務(wù)都很大。對(duì)每一個(gè)NASA的四個(gè)分部（天體物理學(xué)、地球科學(xué)、太陽物理學(xué)和行星科學(xué)）來說，大型戰(zhàn)略任務(wù)對(duì)其執(zhí)行空間科學(xué)任務(wù)都至關(guān)重要，也是其解決最引人注目的科學(xué)問題的基本條件。

　　大型戰(zhàn)略任務(wù)是由NASA指定一個(gè)特定的機(jī)構(gòu)來開發(fā)，盡管這些大型戰(zhàn)略任務(wù)中的儀器和子系統(tǒng)的開發(fā)往往需要競(jìng)爭(zhēng)。大型戰(zhàn)略任務(wù)有以下發(fā)展趨勢(shì)：

• 專注于對(duì)一系列廣泛目標(biāo)進(jìn)行勘測(cè)；
• 有更長(zhǎng)的設(shè)計(jì)使用年限，持續(xù)關(guān)注于操作和校準(zhǔn)一致性的細(xì)節(jié)；
• 與一個(gè)不斷發(fā)展的科學(xué)計(jì)劃共同運(yùn)行，這種作法可以響應(yīng)在計(jì)劃執(zhí)行過程中獲得的經(jīng)驗(yàn)，而不是那種相對(duì)固定的科學(xué)計(jì)劃；
• 探索那些難以到達(dá)的目的地或充滿挑戰(zhàn)的環(huán)境；以及
• 攜帶大量較大、較重的科學(xué)設(shè)備。

　　相比之下，較小的任務(wù)通常：

• 專注于單一目標(biāo)或少數(shù)緊密相關(guān)的目標(biāo)；
• 探索更容易到達(dá)的目的地或更溫和的環(huán)境；以及
• 攜帶少量小型設(shè)備。

　　這些大型戰(zhàn)略以及中小型任務(wù)的特點(diǎn)互相并不排斥。比如，NASA“新視野”號(hào)航天器這種中型任務(wù)已經(jīng)前往太陽系的邊緣這種“難以到達(dá)”的地點(diǎn)。此外，一些中小型航天器的設(shè)計(jì)壽命很長(zhǎng)。但是通常來說，能力和設(shè)計(jì)壽命隨著任務(wù)的規(guī)模和成本而變化。

　　2016年，NASA要求美國(guó)國(guó)家科學(xué)、工程和醫(yī)學(xué)科學(xué)院協(xié)助檢查大型戰(zhàn)略任務(wù)在NASA SMD空間與地球科學(xué)計(jì)劃內(nèi)取得平衡項(xiàng)目的作用。（任務(wù)陳述見附錄E）。

　　NASA大型戰(zhàn)略科學(xué)任務(wù)：在平衡組合中的科學(xué)價(jià)值與作用委員會(huì)，自2016年秋季起至2017年2月止，共召開了3次會(huì)議，聽取了來自NASA官方、幾位以前開展過的科學(xué)院調(diào)查委員會(huì)主席，包括10年調(diào)查研究項(xiàng)目的科學(xué)院委員會(huì)主席，以及來自與NASA SMD四個(gè)分部各種NASA大型、小型任務(wù)的成本與產(chǎn)出方面的意見。根據(jù)NASA、科學(xué)界、國(guó)會(huì)工作人員等眾多代表向委員會(huì)做的介紹，委員會(huì)達(dá)成了本報(bào)告中的一些結(jié)論和建議。

　　委員會(huì)認(rèn)為大型戰(zhàn)略任務(wù)惠及諸多方面。這些效益包括：

• 獲取了無法以任何其他方式獲得的科學(xué)數(shù)據(jù)，通常由數(shù)據(jù)獲取的物理特性推動(dòng)了任務(wù)的規(guī)模和復(fù)雜性。
• 回答了許多NASA SMD資助科學(xué)領(lǐng)域所面臨的最具說服力的科學(xué)問題，最重要的是發(fā)展和深化了人類對(duì)地球、太陽系和宇宙的認(rèn)識(shí)。
• 開啟了科學(xué)探究的新窗口，擴(kuò)展了人類探索地球和宇宙的空間，并提供了新技術(shù)和工程途徑，使未來的小、中型以及大型任務(wù)受益。
• 提供了持續(xù)時(shí)間很長(zhǎng)的高質(zhì)量（精確且具有穩(wěn)定的絕對(duì)校正）觀測(cè)數(shù)據(jù)。
• 支持勞動(dòng)力、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)與技術(shù)的發(fā)展。
• 保持美國(guó)在空間科學(xué)的國(guó)際引領(lǐng)地位。
• 保持美國(guó)在科學(xué)界的引領(lǐng)地位。
• 產(chǎn)生了能抓住公眾的想象力、鼓勵(lì)學(xué)生從事科學(xué)與技術(shù)事業(yè)的重大科學(xué)成果與發(fā)現(xiàn)。
• 獲得了高度的外部知名度，通常象征性地代表了NASA科學(xué)計(jì)劃的整體水平。
• 為國(guó)際參與、合作與協(xié)作提供了更大的機(jī)遇，也為NASA各科學(xué)領(lǐng)域提供了更深層次的跨學(xué)科調(diào)查機(jī)遇。

　　當(dāng)前，NASA SMD管理運(yùn)行的大型戰(zhàn)略任務(wù)包括：哈勃、錢德拉MMS、Terra、Aqua、Aura、Cassini以及好奇號(hào)。還包括數(shù)十項(xiàng)中小型任務(wù)[1]。通常來說，這些中小型任務(wù)通過競(jìng)爭(zhēng)過程挑選出來，而不是考慮它們?cè)谶^去10年在各空間科學(xué)學(xué)科中的優(yōu)先地位[2]。大型戰(zhàn)略任務(wù)由NASA指定特定的研究所進(jìn)行開發(fā)，一些主要部分和系統(tǒng)通過要求提交的項(xiàng)目計(jì)劃書以及適時(shí)發(fā)布項(xiàng)目的競(jìng)爭(zhēng)過程獲得。中小型任務(wù)能完成一些大型戰(zhàn)略任務(wù)的目標(biāo)，比如，單個(gè)或小型成套設(shè)備持續(xù)獲取數(shù)據(jù)。它們還具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，包括：

• 更快的節(jié)奏
• 對(duì)于新的科學(xué)發(fā)現(xiàn)的更高靈活性和響應(yīng)度；以及
• 不同的風(fēng)險(xiǎn)承受度[3]。

　　與通常需要十年或更長(zhǎng)時(shí)間才能發(fā)展[4]的大型戰(zhàn)略任務(wù)相比，較小的任務(wù)往往可以在5年內(nèi)完成（或者，最小的任務(wù)甚至用更短的時(shí)間就能完成）。有時(shí)候，這使得較小的任務(wù)更適合響應(yīng)最新的發(fā)現(xiàn)。小型任務(wù)這種公開競(jìng)爭(zhēng)的特性也鼓勵(lì)獨(dú)創(chuàng)性。在任務(wù)期間對(duì)科學(xué)發(fā)現(xiàn)做出響應(yīng)方面，大型戰(zhàn)略任務(wù)比小型任務(wù)具有更強(qiáng)的敏捷性和靈活性（例如，卡西尼號(hào)土衛(wèi)二發(fā)現(xiàn)的羽流和泰坦海洋地形測(cè)量），而小型任務(wù)在發(fā)展方面的響應(yīng)更快。

　　然而，每個(gè)部門中大小任務(wù)的作用各不相同，而且由十年調(diào)查過程決定其最佳作用。例如，在天體物理學(xué)部中，盡管像費(fèi)米望遠(yuǎn)鏡這樣更小的任務(wù)也支持“客座觀察者”，“大天文臺(tái)”卻為客座觀察者提供了更廣泛的參與機(jī)會(huì)，特別是哈勃和錢德拉這些長(zhǎng)壽命周期任務(wù)。地球科學(xué)部也已經(jīng)利用其大型戰(zhàn)略任務(wù)來實(shí)現(xiàn)廣泛科學(xué)參與。對(duì)于行星科學(xué)部來說，旅行者號(hào)、伽利略號(hào)、卡西尼號(hào)和好奇號(hào)等大型戰(zhàn)略任務(wù)為大型行星科學(xué)界的多個(gè)部分提供支持，包括大氣層和磁層研究以及地球化學(xué)和地球物理學(xué)。太陽物理學(xué)部已經(jīng)完成了多項(xiàng)戰(zhàn)略任務(wù)，包括太陽動(dòng)力學(xué)觀測(cè)站（SDO）、范艾倫探測(cè)器、MMS、日地關(guān)系天文臺(tái)（STEREO）以及旅行者號(hào)（完成其行星相遇任務(wù)后，成為太陽物理學(xué)任務(wù)）。并不是所有這些都是“大型”戰(zhàn)略任務(wù)。一些壽命周期長(zhǎng)的任務(wù)有助于支持太陽物理學(xué)界開展研究[5]。大型戰(zhàn)略任務(wù)也為許多研究人員使用的大型數(shù)據(jù)存檔開發(fā)做出貢獻(xiàn)。比如， HST的數(shù)據(jù)存檔越來越多地被天文學(xué)家使用，他們可以對(duì)將近30年的望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析挖掘。

　　大型戰(zhàn)略科學(xué)任務(wù)支持科學(xué)家和研究生團(tuán)隊(duì)開展的科學(xué)研究，總體上說，支持了整個(gè)研究界。因此，這些任務(wù)以小型任務(wù)達(dá)不到的方式來維持其代表的科學(xué)界的健康發(fā)展。對(duì)于培養(yǎng)新一代科學(xué)家、儀器操作專家以及工程師來說，不僅是在任務(wù)發(fā)展初期，甚至在任務(wù)運(yùn)作多年后。

　　大型戰(zhàn)略任務(wù)具有很強(qiáng)的科學(xué)生產(chǎn)力。諸多小型任務(wù)也具有相當(dāng)大的科學(xué)生產(chǎn)力，而且它們能夠解決一系列不同的科學(xué)問題，而這些科學(xué)問題不可能完全由大型任務(wù)完成。較小的任務(wù)往往需要提供新的見解，對(duì)最新發(fā)現(xiàn)做出響應(yīng)，并且可以改善為數(shù)不多的大型戰(zhàn)略任務(wù)的科學(xué)目標(biāo)。

　　在本次調(diào)研過程中，委員會(huì)收集的數(shù)據(jù)表明，技術(shù)開發(fā)發(fā)生在許多層面：大型戰(zhàn)略任務(wù)、中型任務(wù)甚至小型任務(wù)以及單獨(dú)的技術(shù)開發(fā)計(jì)劃。大型任務(wù)有大量預(yù)算用于孵化技術(shù)。相比之下，較小的任務(wù)有更快的周轉(zhuǎn)時(shí)間，以更快的速度引入和孵化技術(shù)。CubeSats是一個(gè)快速技術(shù)孵化器的案例，盡管其優(yōu)點(diǎn)和局限性仍在研究，CubeSats有助于將新技術(shù)融入到計(jì)劃中。小型任務(wù)也有可能從為大型任務(wù)開發(fā)的技術(shù)中受益。

　　在勞動(dòng)力發(fā)展方面，大型任務(wù)比小型任務(wù)更具優(yōu)勢(shì)，主要是因?yàn)榇笮腿蝿?wù)擁有預(yù)算、涉及的科學(xué)面比較寬，而且能長(zhǎng)期支持更多的研究人員開展工作。許多小型任務(wù)只支持小型研究組，甚至不能為其首席科學(xué)家和協(xié)同調(diào)查人員提供全力支持。此外，與大型任務(wù)相比，許多小型任務(wù)的壽命周期相對(duì)較短，在任務(wù)到期之前，小型任務(wù)的運(yùn)行時(shí)間可能不足以支持研究人員開展工作，尤其是那些處于職業(yè)生涯早期的研究人員。

　　大型戰(zhàn)略任務(wù)對(duì)于平衡NASA幾個(gè)科學(xué)部門并形成由其代表的學(xué)科骨干起著至關(guān)重要的作用。然而，每個(gè)學(xué)科對(duì)這些任務(wù)的價(jià)值都有不同的看法，而且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，這些學(xué)科的價(jià)值觀也在不斷演化。

建議：NASA應(yīng)繼續(xù)規(guī)劃大型戰(zhàn)略任務(wù)，作為所有科學(xué)學(xué)科的主要組成部分，也作為包括較小任務(wù)的均衡計(jì)劃的一部分。 （見第1章）

　　委員會(huì)授命解決“SMD在有限預(yù)算條件下進(jìn)行大型戰(zhàn)略任務(wù)開發(fā)與運(yùn)營(yíng)之間平衡的一般原則（如，F(xiàn)oM法），掌握與/或中小型任務(wù)學(xué)術(shù)帶頭人（PI）任務(wù)線的節(jié)奏”。經(jīng)過慎重審議，委員會(huì)認(rèn)為，沒有一個(gè)單一品質(zhì)因數(shù)法可以應(yīng)用于所有4個(gè)科學(xué)學(xué)科。委員會(huì)還考慮了是否有可能針對(duì)不同學(xué)科制定不同的品質(zhì)因數(shù)。盡管有可能實(shí)現(xiàn)，但是需要大量專業(yè)知識(shí)，這種專業(yè)知識(shí)跨學(xué)科委員會(huì)不具備，但專業(yè)性強(qiáng)的委員會(huì)可能提供。

　　委員會(huì)還認(rèn)為，試圖讓本委員會(huì)取代10年期調(diào)查已經(jīng)給NASA提供的指導(dǎo)意見是不合適的。平衡只能由10年期調(diào)查本身決定。他們對(duì)平衡的定義可能隨時(shí)間而改變，因此必須在隨后的10年期調(diào)查中重新審視，并在相關(guān)10年期中期考核期間進(jìn)行評(píng)估。此外，10年期調(diào)查提供的平衡定義可能是唯一滿足科學(xué)多樣化的定義。

　　然而，委員會(huì)認(rèn)為，有許多一般原則可適用于NASA所有科學(xué)任務(wù)部門，本報(bào)告就此提出了一些建議。委員會(huì)特別注意10年期調(diào)查過程對(duì)每個(gè)部門的重要性和實(shí)力，著力強(qiáng)調(diào)這一事實(shí)并進(jìn)一步鞏固10年期調(diào)查過程。委員會(huì)的建議包括為10年期調(diào)查提供更好投入，指出在10年期調(diào)查不足的時(shí)候，NASA有其他咨詢途徑來尋求具體的投入，例如，在中期考核期間重新確定方案的優(yōu)先順序或重新定向。這些咨詢方法已具有公信力，依靠這些方法，尤其是在一般的指南可能不足的特殊情況下，NASA也能從中受益。委員會(huì)重申了NASA采用的更好成本核算機(jī)制的價(jià)值，并提出了相關(guān)建議。

　　委員會(huì)指出，如果SMD在有限預(yù)算條件內(nèi)，在大型戰(zhàn)略任務(wù)發(fā)展運(yùn)行及其中小型任務(wù)路線之間尋求“權(quán)衡利弊”來進(jìn)行取舍的話，任何這類原則都不能太籠統(tǒng)否則不會(huì)有太大用處。此外，如果這些原則非常及時(shí)并能夠瞄準(zhǔn)最需要幫助的領(lǐng)域，那么這些原則就最能起作用。NASA在美國(guó)國(guó)家科學(xué)院的咨詢顧問結(jié)構(gòu)近期經(jīng)過調(diào)整，確保每個(gè)空間科學(xué)學(xué)科的學(xué)術(shù)委員會(huì)能夠更及時(shí)滿足NASA各科學(xué)部門的需求。這一調(diào)整再加上其他咨詢顧問結(jié)構(gòu)的變化，可以極大幫助NASA制定決策。

建議：當(dāng)面臨需要在大型戰(zhàn)略任務(wù)發(fā)展運(yùn)行及其較小任務(wù)之間進(jìn)行權(quán)衡時(shí)，NASA科學(xué)任務(wù)局（SMD）各部門應(yīng)首先審視其相關(guān)10年期調(diào)查和他們的中期考核報(bào)告，以尋求指導(dǎo)。如果這些資源不足，SMD各部門應(yīng)該向與其相關(guān)的顧問小組征求意見。（見第2章）

　　整個(gè)NASA科學(xué)計(jì)劃的平衡包括對(duì)小型、中型和大型任務(wù)的適當(dāng)組合。對(duì)于未來10年“平衡”的詳細(xì)含義，根據(jù)該學(xué)科每一項(xiàng)基于10年期調(diào)查進(jìn)行適當(dāng)定義，基于科學(xué)委員會(huì)通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)該學(xué)科追求最引人注目的科學(xué)需求。例如，最近一次行星科學(xué)10年期調(diào)查確定了在未來10年中的一個(gè)平衡方案，包括一到兩個(gè)大型戰(zhàn)略任務(wù)、兩個(gè)中型新前沿任務(wù)以及至少3個(gè)小型發(fā)現(xiàn)級(jí)任務(wù)。10年期調(diào)查可以建立更廣泛的平衡，包括通常由其他機(jī)構(gòu)提供的科學(xué)能力，如美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)（NSF）、國(guó)家海洋與大氣管理局（NOAA）以及美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局（USGS）等。10年期調(diào)查比本研究更接近其研究對(duì)象和社區(qū)，而且，重復(fù)開展的10年期調(diào)查（及其中期考核），使其建議能夠隨著學(xué)科進(jìn)步而發(fā)展。委員會(huì)認(rèn)為，10年期調(diào)查可以最好地解決未來大型戰(zhàn)略任務(wù)將如何繼續(xù)適應(yīng)其計(jì)劃。但委員會(huì)也認(rèn)為，這些調(diào)查也需要幫助以便能夠更好地評(píng)估這些任務(wù)，例如那些在10年期調(diào)查之前開始的研究任務(wù)?！?/p>

建議：為了準(zhǔn)備10年期調(diào)查，大型戰(zhàn)略任務(wù)提議小組應(yīng)考慮為其計(jì)劃的大型戰(zhàn)略任務(wù)進(jìn)行描述科學(xué)領(lǐng)域的范圍，例如最低科學(xué)目標(biāo)和最高預(yù)算，并確定在不同預(yù)算條件中最理想的科學(xué)目標(biāo)。這種途徑可以使科學(xué)界和NASA為任務(wù)概念制定出比較便宜的實(shí)施策略，而且不會(huì)超出當(dāng)前的預(yù)算限制。（見第2章）

　　10年期調(diào)查的主要焦點(diǎn)是科學(xué)，最近所有的10年期調(diào)查都詳細(xì)描述了最優(yōu)先的科學(xué)問題和前沿領(lǐng)域。盡管隨著時(shí)間的推移，科學(xué)問題與機(jī)遇會(huì)不斷變化，但解決科學(xué)問題的技術(shù)也在隨著時(shí)間而變化。

建議：一個(gè)10年期科學(xué)計(jì)劃的制定應(yīng)包括預(yù)算約束。10年期調(diào)查產(chǎn)生的“決策規(guī)則”應(yīng)該具有靈活性，既允許大型戰(zhàn)略任務(wù)在面臨成本超支或難以克服技術(shù)障礙的情況下縮小任務(wù)范圍（de-scoping），又允許其在新技術(shù)或其他機(jī)遇出現(xiàn)時(shí)擴(kuò)大任務(wù)范圍（up-scoping）。（見第2章）

建議：10年期調(diào)查應(yīng)制定任務(wù)概念的變體，或采用其他途徑評(píng)估成本和技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)界限，并推薦應(yīng)用決策規(guī)則，為NASA各科學(xué)部門以及最重要的是為科學(xué)界提供靈活性。在開展10年期調(diào)查來確定科學(xué)優(yōu)先事項(xiàng)時(shí)，這樣能夠進(jìn)一步完善任務(wù)概念。（見第2章）

建議：10年期調(diào)查應(yīng)該得到未來預(yù)算的預(yù)測(cè)信息，但不限于此。這種靈活性可能促使新的和具有顛覆性潛力的大型戰(zhàn)略任務(wù)產(chǎn)生。（見第2章）

　　如果未來預(yù)測(cè)過于樂觀，這種靈活性也會(huì)有助于避免無意的程序化死胡同。 過去大型戰(zhàn)略任務(wù)的成本超支對(duì)NASA科學(xué)投資中的其他計(jì)劃產(chǎn)生了實(shí)質(zhì)性的影響－特別是詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡（JWST）和好奇號(hào)探測(cè)器。（見圖S.1）

　　發(fā)現(xiàn)：大型戰(zhàn)略任務(wù)的成本控制對(duì)保持總體規(guī)劃平衡至關(guān)重要。（見第3章）

　　公眾、新聞界和科學(xué)界通常會(huì)在申請(qǐng)過程中使用低精確度的早期成本估算，這種做法產(chǎn)生了誤導(dǎo)，認(rèn)為任務(wù)的成本大大增加了。而實(shí)際情況是：早期“估計(jì)”不是真實(shí)估測(cè)，或早期估計(jì)是由項(xiàng)目倡導(dǎo)者而不是由獨(dú)立權(quán)威部門做出的。對(duì)申請(qǐng)機(jī)構(gòu)和一個(gè)科學(xué)計(jì)劃，這種錯(cuò)誤印象很難改變。在過去10年間，NASA引入了大量的成本控制和成本評(píng)估機(jī)制。正如本報(bào)告所討論的那樣，這些機(jī)制有效地限制了非預(yù)期成本超支和對(duì)平衡總體規(guī)劃的影響。

建議：NASA應(yīng)確保在10年期調(diào)查開始之前進(jìn)行強(qiáng)大的任務(wù)研究，以便在潛在大型戰(zhàn)略任務(wù)中進(jìn)行權(quán)衡（包括科學(xué)、風(fēng)險(xiǎn)、成本、績(jī)效和時(shí)間表）。這些權(quán)衡方案應(yīng)該轉(zhuǎn)交10年期調(diào)查，以期得到解決，但不局限于此。（見第3章）

　　盡管在10年調(diào)查前充分進(jìn)行此類研究可能并不現(xiàn)實(shí)，但10年期調(diào)查的固定節(jié)奏卻使計(jì)劃執(zhí)行更容易。如果10年期調(diào)查有更多有用的以及更早的信息投入，那么實(shí)施它們將不那么麻煩。

　　NASA常常將越來越雄心勃勃的科學(xué)任務(wù)建立新的概念途徑，其中許多是首次實(shí)現(xiàn)的，或者利用新的體系結(jié)構(gòu)或技術(shù)實(shí)現(xiàn)。NASA一直被期待著不斷推動(dòng)科學(xué)技術(shù)前沿的發(fā)展，并采取新的方法最大限度地提高科學(xué)回報(bào)。成本模型，無論是經(jīng)驗(yàn)參數(shù)工具還是基于類比的方法，都依賴于體系以前積累的歷史數(shù)據(jù)。新技術(shù)和運(yùn)行方式可以超越工具和成本估算所依據(jù)的現(xiàn)有成本數(shù)據(jù)庫(kù)的邊界，因此不斷修改和開發(fā)成本估算方法非常重要。NASA在機(jī)構(gòu)指定的“關(guān)鍵決定點(diǎn)C”（KDP-C）中確定了項(xiàng)目的基準(zhǔn)預(yù)算。KDP-C正式?jīng)Q定一個(gè)項(xiàng)目的立項(xiàng)，目前所作的獨(dú)立估計(jì)是唯一有效的方式。

建議：NASA應(yīng)繼續(xù)使用不同的成本估算與成本管理工具來評(píng)估和控制大型戰(zhàn)略任務(wù)的成本與風(fēng)險(xiǎn)，確保其可行性。隨著新技術(shù)與新任務(wù)的出現(xiàn)，將需要新的成本估算工具促使NASA確定其可能的成本。NASA應(yīng)支持開發(fā)新工具來執(zhí)行可靠的成本估算與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。這些新的成本估算工具也將有助于支持國(guó)家科學(xué)院的10年期調(diào)查。（見第3章）

　　像CubeSats這樣的新技術(shù)－特別是在大型星座項(xiàng)目中－需要新的成本估算方法，其中一些已經(jīng)被產(chǎn)業(yè)界開發(fā)。盡管NASA在成本估算方面已經(jīng)做得很好，隨著技術(shù)發(fā)展，它也不得不進(jìn)行調(diào)整。這些是NASA已經(jīng)做過的事情－見證了過去10年間采用成本估算的演變，例如改變新項(xiàng)目估算的置信水平－但委員會(huì)的觀點(diǎn)是，隨著技術(shù)的進(jìn)步，成本估算工具也必需推進(jìn)。

　　盡管成本估算和控制至關(guān)重要，委員會(huì)告誡，對(duì)成本的最佳贊賞是業(yè)績(jī)；許多地球和空間科學(xué)任務(wù)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了它們的初期任務(wù)，以相對(duì)較低的運(yùn)營(yíng)成本提供了巨大的價(jià)值回報(bào)。這應(yīng)歸功于NASA長(zhǎng)期充分發(fā)揮其生產(chǎn)力。

　　本研究的部署，部分是為了審查和討論不同規(guī)模任務(wù)的作用和科學(xué)生產(chǎn)力。受限于各項(xiàng)任務(wù)在不同部門中扮演的角色不同，以及現(xiàn)有數(shù)據(jù)的局限性，委員會(huì)感到此項(xiàng)任務(wù)極其困難。然而，委員會(huì)認(rèn)為，NASA可通過公開展示已收集的關(guān)于運(yùn)行任務(wù)的大量數(shù)據(jù)，尤其是作為其延伸任務(wù)的高級(jí)考核過程的一部分，來促使完成這項(xiàng)任務(wù)。委員會(huì)注意到，特別是自21世紀(jì)初在NASA實(shí)行全額成本核算以來，各項(xiàng)任務(wù)的數(shù)據(jù)收集工作有了很大改進(jìn)。因此，對(duì)于近期開展的任務(wù)而言，其所擁有的成本數(shù)據(jù)要比早期立項(xiàng)但目前仍在運(yùn)行的任務(wù)好很多。這將使NASA能夠在未來更好地呈現(xiàn)這些數(shù)據(jù)。

建議：為證明大型戰(zhàn)略任務(wù)在推動(dòng)科學(xué)、技術(shù)以及領(lǐng)域長(zhǎng)期健康發(fā)展方面的作用與科學(xué)生產(chǎn)力，NASA科學(xué)任務(wù)理事局（SMD）應(yīng)該建立一個(gè)可公開訪問的數(shù)據(jù)庫(kù)，至少每年更新一次，追蹤所有確認(rèn)任務(wù)相關(guān)的基本數(shù)據(jù)，以及SMD各部門正在運(yùn)行和曾經(jīng)開展的任務(wù)相關(guān)的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)應(yīng)包括開發(fā)成本，出版數(shù)和其他文獻(xiàn)數(shù)據(jù)，傳播推廣數(shù)據(jù)（也應(yīng)追蹤新聞發(fā)布會(huì)數(shù)量等數(shù)據(jù)），科學(xué)、工程及其他全時(shí)工作當(dāng)量（FTEs），以及在主要任務(wù)完成后通常在高級(jí)審查提案中尋求的其他常規(guī)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)應(yīng)具有足夠的細(xì)節(jié)和質(zhì)量，以便進(jìn)行與科學(xué)生產(chǎn)力相關(guān)的基本分析和對(duì)各自領(lǐng)域健康的貢獻(xiàn)。 （見第4章）

　　雖然很難收集并解釋NASA諸多任務(wù)的歷史數(shù)據(jù)，包括在數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息，配以適當(dāng)?shù)脑u(píng)語與注釋，這些對(duì)NASA目前及未來任務(wù)來說可能提供極具價(jià)值的觀點(diǎn)。例如，這可能包括維修哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的費(fèi)用，因?yàn)檫^去的維修數(shù)據(jù)對(duì)于未來可能也需要維修的任務(wù)非常有價(jià)值。雖然委員會(huì)承認(rèn)建立這樣一個(gè)公共數(shù)據(jù)庫(kù)需要NASA的努力，但它認(rèn)為這將有助于該機(jī)構(gòu)傳播整個(gè)任務(wù)的價(jià)值和產(chǎn)出，優(yōu)于通過定期的新聞發(fā)布會(huì)或科學(xué)會(huì)議來推廣。今天，NASA在準(zhǔn)確報(bào)告整體SMD任務(wù)成本與性能方面，與10年前相比，做得更好了。

　　委員會(huì)的第一項(xiàng)任務(wù)是負(fù)責(zé)指導(dǎo)對(duì)大型戰(zhàn)略空間與地球科學(xué)任務(wù)，在未來權(quán)衡計(jì)劃中進(jìn)行優(yōu)先排序，這些內(nèi)容在本報(bào)告第1章至第3章中討論。第2項(xiàng)任務(wù)是使用一系列生命周期成本方法評(píng)估當(dāng)前和最近SMD任務(wù)的影響，這些在第4章中討論；附錄A至D包含了主要由NASA提供的信息，響應(yīng)委員會(huì)的要求，以解決這一問題。本報(bào)告的第1章闡述了NASA SMD中大型戰(zhàn)略任務(wù)當(dāng)前和近期的歷史背景。第2章討論了大型戰(zhàn)略任務(wù)在4個(gè)SMD部門的每一個(gè)中實(shí)現(xiàn)平衡所發(fā)揮的作用。第3章討論了空間科學(xué)任務(wù)的成本估計(jì)和控制問題，在過去10年間實(shí)施的新程序與新方法如何改進(jìn)了這些問題，以及控制成本如何對(duì)實(shí)現(xiàn)方案平衡至關(guān)重要。第4章對(duì)比闡述了大型戰(zhàn)略任務(wù)和較小型NASA空間科學(xué)任務(wù)在技術(shù)開發(fā)與轉(zhuǎn)讓、勞動(dòng)力培訓(xùn)以及科學(xué)生產(chǎn)力方面的區(qū)別。

　　經(jīng)審議，委員會(huì)得出結(jié)論，盡管一些因素如任務(wù)的成本相對(duì)容易評(píng)估（假設(shè)數(shù)據(jù)已經(jīng)收集并保持一致性），而其他因素如科學(xué)社區(qū)的健康與否以及一項(xiàng)任務(wù)的科學(xué)生產(chǎn)力等因素本質(zhì)上是定性而不是定量評(píng)估。多學(xué)科、多平臺(tái)的科學(xué)使這些測(cè)量進(jìn)一步復(fù)雜化。另外，運(yùn)行壽命周期長(zhǎng)的任務(wù)為其創(chuàng)造了新的動(dòng)力。以HST為例，哈勃望遠(yuǎn)鏡獲取的數(shù)據(jù)存檔如此之大，以至于越來越多的科學(xué)家利用這些數(shù)據(jù)來產(chǎn)生新的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。對(duì)各種具有面廣、不同特點(diǎn)、不同目標(biāo)和壽命周期的許多各種各樣的任務(wù)進(jìn)行科學(xué)回報(bào)量化，不是一項(xiàng)容易的任務(wù)，也可能是一項(xiàng)不可能實(shí)現(xiàn)的任務(wù)。盡管如此，委員會(huì)認(rèn)為，通過支持創(chuàng)造適當(dāng)?shù)墓ぞ撸琋ASA可以更好地傳播大型戰(zhàn)略空間科學(xué)任務(wù)的價(jià)值。

　　綜上所述，委員會(huì)對(duì)NASA廣泛開展的各種規(guī)模的科學(xué)任務(wù)印象深刻。但是，正是這些大型戰(zhàn)略任務(wù)，展現(xiàn)了美國(guó)在科學(xué)發(fā)現(xiàn)和空間探索領(lǐng)域作為領(lǐng)袖的一些最偉大的科學(xué)進(jìn)步和能力。哈勃望遠(yuǎn)鏡的深空觀測(cè)和對(duì)哈勃常數(shù)的改進(jìn)，卡西尼號(hào)對(duì)土星環(huán)和土衛(wèi)二羽流的觀測(cè)，旅行者號(hào)的多星際旅行和穿越太陽系的旅行，以及好奇號(hào)對(duì)火星過去習(xí)性的探索，這些都是過去幾十年來最偉大的科學(xué)成就之一，已經(jīng)成為美國(guó)成就的代名詞。

圖S.1　在戈達(dá)德太空飛行中心的詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡

來源：NASA

原文題目：Powering Science: NASA's Large Strategic Science Missions

資料來源：http://nap.edu/24857

（黃銘瑞、王化編譯，殷永元審核）