前言

　　2011年春，美國國家科學(xué)工程醫(yī)學(xué)院發(fā)布了一份報告，對未來10年期行星科學(xué)進行概述。這份標(biāo)題為《2013-2022十年期行星科學(xué)的愿景與旅程》的報告，通常被稱為“十年期調(diào)查”，為美國國家航空航天局（NASA）行星科學(xué)局提供了高水平的優(yōu)先次序與指導(dǎo)。其他諸如實際預(yù)算、授權(quán)與撥款法案中的國會措辭、政府要求，以及跨局和跨部門要求（特別是退休風(fēng)險或為人類計劃提供所需信息）等考慮因素，也是NASA如何發(fā)展其行星科學(xué)計劃的必要投入。

　　2016年，NASA要求美國國家學(xué)院開展一項調(diào)研，評估NASA在實施十年期調(diào)查目標(biāo)方面的進展。調(diào)研開始后，國會通過了2017年《國家航空航天局過渡授權(quán)法案》，要求NASA邀請美國國家學(xué)院對其火星探測計劃進行審查。NASA和國家學(xué)院同意將該審查納入這一中期評估。那次調(diào)研產(chǎn)生了本報告，作為中期評估，并為在余下的幾年內(nèi)完成十年期調(diào)查所涵蓋的目標(biāo)提供指導(dǎo)，也為目前計劃于2020年開始的下一次十年期調(diào)查做好準(zhǔn)備

摘要

　　這十年已經(jīng)成為行星科學(xué)史上最重要和最具科學(xué)生產(chǎn)力的時期之一。探索了新的世界，取得了新的發(fā)現(xiàn)。就在5年前，用最強大的望遠鏡看，冥王星也只不過是一個模糊的斑點，但是今天，冥王星被認為是一個高度復(fù)雜的世界。對木星大氣和磁場的探測，比以往任何時候都更加詳細。土衛(wèi)二（Enceladus）和木衛(wèi)二（Europa）上的深海已被發(fā)現(xiàn)，土星的光環(huán)、衛(wèi)星及大氣層也以新的方式被揭示。一隊宇宙飛船正在探測火星大氣層和表面，揭開了火星表面下可能有水流動的神秘面紗。與此同時，有史以來最精密的火星車目前正在采集夏普山的巖石和土壤樣本，伴隨著半個星球外的“機遇號”火星漫游車，目前受火星上全球沙塵暴影響導(dǎo)致暫時與地球失聯(lián)，但仍有望在其彈跳著陸這顆紅色星球14年之后重新激活。很快，一艘新的宇宙飛船將會在火星著陸，并開始聆聽來自深層地下地震的隆隆之聲。得益于NASA和美國國際合作伙伴的不斷努力，水星、金星、谷神星，灶神星、67P / Churyumov-Gerasimenko彗星、Itokawa小行星的月亮，所有這些都提供了關(guān)于它們起源和組成的答案和新的奧秘，同時為太陽系的形成提供了線索?！　?/p>

　　很多情況下，這些發(fā)展源于NASA通過國家科學(xué)工程醫(yī)學(xué)院要求行星科學(xué)界開展的兩項十年期調(diào)查所提供的戰(zhàn)略指導(dǎo)和科學(xué)優(yōu)先項目。最近的行星科學(xué)十年期調(diào)查報告，即《2013-2022十年期行星科學(xué)的愿景與旅程》于2011年3月發(fā)布。十年期調(diào)查，尤其是《愿景與旅程》，使行星科學(xué)界很好地證明了行星科學(xué)計劃的合理性，該計劃在研究任務(wù)與獲取任務(wù)經(jīng)費支持方面，以及在保護該計劃不受未經(jīng)過科學(xué)界十年期進程審查的建議和目標(biāo)影響這兩方面都已取得成功。

　　NASA需要依法開展十年期調(diào)查，而且也必需對其實現(xiàn)十年期調(diào)查目標(biāo)的進展進行中期評估。2016年底，NASA邀請國家學(xué)院開展一次行星中期評估。2017年春，NASA在授權(quán)法案通過后，請求國家科學(xué)院擴大中期評估的范圍，對行星科學(xué)局（PSD）管理的火星探測計劃（MEP）也納入了中期評估。該報告評估了NASA在實現(xiàn)十年期調(diào)查目標(biāo)方面的中期表現(xiàn)，也專門評估了火星探測計劃（任務(wù)說明見附件A）。本報告為NASA提供了完成本次十年期調(diào)查目標(biāo)直到下一個十年期調(diào)查期的建議，并為下一次十年期調(diào)查提供了建議，目前下次調(diào)查計劃于2020年春季舉行會議。

　　《愿景與旅程》充分認識到NASA的預(yù)算和發(fā)展挑戰(zhàn)都有可能影響其建議項目的執(zhí)行。為了幫助解決這種可能性，他們提供了3個用于行星科學(xué)計劃縮減范圍（de-scopes）的決策規(guī)則：

　　1、縮減任務(wù)范圍（De-scope）或推遲旗艦任務(wù)；

　　2、只有在調(diào)整旗艦任務(wù)也無法解決問題的情況下，才能變動新的前沿或探索任務(wù)；

　　3、高度優(yōu)先保護研究與分析（R＆A）以及技術(shù)經(jīng)費。

　　為響應(yīng)十年調(diào)查的建議，NASA縮減了（de-scoped）火星天體生物學(xué)發(fā)現(xiàn)-收集者（MAX-C）任務(wù)（后來成為火星2020任務(wù)）以及木衛(wèi)二軌道飛行器（JEO，后者成為歐羅巴快艇）。之所以這樣做，是因為這兩項任務(wù)的計劃預(yù)算都無法承擔(dān)。NASA沒有為了應(yīng)對預(yù)算削減而將任務(wù)范圍縮減（de-scoped）或延遲。它確實與新邊疆和探索任務(wù)失之交臂。NASA確實高度重視保護R＆A與技術(shù)經(jīng)費。

　　這份十年期調(diào)查報告還建議，如果未來10年有比預(yù)期更多的經(jīng)費可用于行星科學(xué)項目，就應(yīng)考慮以下優(yōu)先項目（假設(shè)除了給MAX-C和木衛(wèi)二軌道飛行器提供經(jīng)費外，還額外提供經(jīng)費支持天王星軌道飛行器和探測任務(wù)）：

　　1、增加發(fā)現(xiàn)計劃的經(jīng)費；

　　2、開展另一項新疆域任務(wù)；以及

　　3、無論是土衛(wèi)二軌道還是金星氣候任務(wù)。

　　委員會認為，盡管行星科學(xué)局在本十年初的預(yù)算大幅削減，NASA還是在實現(xiàn)十年期調(diào)查任務(wù)目標(biāo)方面取得了令人矚目的進展。該機構(gòu)已開始開發(fā)兩項十年期調(diào)查中最受推薦的兩項重大戰(zhàn)略性任務(wù)（即旗艦），即2020火星車和歐羅巴快艇。它還達到或超過了十年期調(diào)查提出的建議要求，為研究與分析（R＆A）以及技術(shù)研發(fā)（R＆D）計劃提供經(jīng)費。（見圖S.1。）

　　與此同時，委員會還認為，預(yù)算和政策決策限制了NASA實施發(fā)現(xiàn)計劃和新疆域任務(wù)公告推薦節(jié)奏的能力，而且NASA已經(jīng)按比建議慢的步伐，實施或計劃開始宣布削減這些任務(wù)的機會。NASA表示，它計劃在十年期調(diào)查期間宣布發(fā)起第二次新疆域任務(wù)機會，而委員會認可這項計劃，但認為完成這項計劃將面臨挑戰(zhàn)。同樣，NASA將不得不開展數(shù)次進一步發(fā)現(xiàn)計劃選擇，以在十年任務(wù)執(zhí)行期結(jié)束之前達到推薦的節(jié)奏。

　　此外，自《愿景與旅程》發(fā)布以來，NASA被禁止開始起初推薦的最終火星樣本返回任務(wù)相關(guān)技術(shù)開發(fā)。2020火星車將采集樣本并最終返回地球，但返回部分的工作在技術(shù)上很難實現(xiàn)，《愿景與旅程》建議的這項技術(shù)開發(fā)工作直到2017年底才開始。委員會認為，行星科學(xué)局的火星樣本返回技術(shù)開發(fā)計劃正在正確軌道上進行，并認可其提出的“聚焦火星樣本返回”戰(zhàn)略。然而，委員會還關(guān)注了火星軌道基礎(chǔ)設(shè)施的老化問題，這種基礎(chǔ)設(shè)施除了極具科學(xué)價值以外，還對在火星表面上的火星車通信相當(dāng)重要。委員會提出警告，如果丟失一個或多個航天器，NASA就可能很難與表面的火星車通信，并因此減少其科學(xué)回報。

　　委員會的調(diào)查結(jié)果與建議按類別匯總。

圖S.1：NASA正在參與的近期、當(dāng)前和正在發(fā)展的NASA行星科學(xué)任務(wù)與國際任務(wù)。來源：NASA

重大戰(zhàn)略性任務(wù)（旗艦）

　　《愿景與旅程》高度重視重大戰(zhàn)略性任務(wù)（通常稱為“旗艦”）。被推薦的MAX-C火星車和木衛(wèi)二軌道飛行器任務(wù)應(yīng)該以其較高的科學(xué)價值為基礎(chǔ)，而且還建議將兩項任務(wù)范圍縮減以適應(yīng)可獲得的預(yù)算。這些任務(wù)已由NASA改為實施火星2020火星車和歐羅巴快艇任務(wù)。

　　目前處于B階段的歐羅巴快艇的概念由縮減了成本和任務(wù)范圍的木衛(wèi)二軌道飛行器任務(wù)而來，該任務(wù)的計劃向《愿景與旅程》提出，其成本顯示是在十年期調(diào)查確定的指南范圍之內(nèi)。國會已為這項任務(wù)提供了新的撥款。委員會發(fā)現(xiàn)，歐羅巴快艇任務(wù)闡述了《愿景與旅程》提出的大部分建議（此內(nèi)容詳見第3章）。委員會也提出警告，如果旗艦級任務(wù)發(fā)生重大成本超支，則成為整個行星計劃最大的潛在威脅。因此，需要密切關(guān)注與管理其成本情況。

建議：NASA應(yīng)繼續(xù)密切關(guān)注與歐羅巴快艇任務(wù)相關(guān)的成本和進度，確保其在關(guān)鍵決策點B（KDP-B）通過的經(jīng)認可生命周期成本（LCC）范圍內(nèi)仍可繼續(xù)開展任務(wù)，而不影響其他任務(wù)和《愿景與旅程》（第36頁）中的決策規(guī)則所定義的優(yōu)先項目。如果LCC超出此范圍，NASA應(yīng)該對任務(wù)范圍進行縮減，以便與《愿景與旅程》提出的決策規(guī)則保持一致。（第3章）[1]

建議：NASA行星科學(xué)局應(yīng)在任務(wù)定義/系統(tǒng)定義評估（關(guān)鍵決策點-B，或KDP-B）上實施一次獨立的成本與風(fēng)險審查流程，專門用于重大行星旗艦任務(wù)，確保全面了解潛在的任務(wù)成本與成本風(fēng)險。（第3章）

　　目前，NASA正在努力確定科學(xué)目標(biāo)，評估實施的可行性，確定任務(wù)概念，并估算歐洲著陸器的成本。在《愿景與旅程》中沒有優(yōu)先考慮或詳細討論著陸器，那時它還被認為是一項“遠期”任務(wù)。它也不像十年期調(diào)查中優(yōu)選的其他重大任務(wù)那樣進行成本與技術(shù)評估[2]?？紤]到它的成本及其對行星科學(xué)計劃其余部分的潛在影響，委員會認為，該任務(wù)應(yīng)在十年期調(diào)查過程中進行評估。

建議：作為一項前瞻性旗艦任務(wù)，NASA歐洲著陸器任務(wù)的研究成果應(yīng)在PSD（行星科學(xué)局）下一個十年期調(diào)查的整體計劃預(yù)算中進行評估和優(yōu)先排序。（第3章）

　　《愿景與旅程》的第三個優(yōu)先旗艦級任務(wù)是冰巨人任務(wù)[3]。NASA尚未啟動有關(guān)天王星或海王星的此類任務(wù)。系外行星的探索進一步增強了冰巨人任務(wù)的重要性?！对妇芭c旅程》中描述的冰巨人任務(wù)，將使用成熟儀器闡述冰巨人任務(wù)廣泛的科學(xué)目標(biāo)。在2017年由NASA資助的一項冰巨人研究項目中描述的任務(wù)概念目標(biāo)，與最初《愿景與旅程》中的科學(xué)目標(biāo)相比，已發(fā)生了顯著變化。委員會發(fā)現(xiàn)，研究提出的科學(xué)有效載荷，存在無法如《愿景與旅程》建議那樣開展測量的重大風(fēng)險。冰巨人研究提出了新的目標(biāo)。在《愿景與旅程》中沒有提到且尚未在航天器上飛行的一臺多普勒成像儀，已添加到有效載荷中，用于測量可能無法探測到的行星振蕩。如果這部分任務(wù)在科學(xué)上不成功的話，那么修訂后的科學(xué)目標(biāo)有很大一部分將會降級或取消。

建議：NASA應(yīng)根據(jù)《愿景與旅程》中最初確定的冰巨人科學(xué)目標(biāo)，開展一項新的研究任務(wù)，來確定一套更廣泛的科學(xué)目標(biāo)是否可以在20億美元的成本上限內(nèi)實現(xiàn)。（第3章）

發(fā)現(xiàn)計劃與新疆域任務(wù)

　　委員會發(fā)現(xiàn)，NASA從發(fā)現(xiàn)號計劃機會公告（AO）中取消E階段（運營）的經(jīng)費和運載火箭成本的這一決定，已經(jīng)使其能夠執(zhí)行外太陽系任務(wù)。這本是在《愿景與旅程》中推薦的項目，也是NASA成功開展十年期調(diào)查的另一個案例。

　　盡管從2014年的AO中選擇了兩項發(fā)現(xiàn)號計劃，但下一個AO將于2019年才會發(fā)布。除非從兩個潛在的未來AO中選出3項任務(wù)，否則NASA將無法完成每24個月發(fā)布一次發(fā)現(xiàn)計劃AO中的《愿景與旅程》目標(biāo)。

建議：NASA應(yīng)當(dāng)認識到在1個AO中選出兩項任務(wù)，將被視為發(fā)布了兩個AO，這樣才能滿足《愿景與旅程》的建議目標(biāo)，應(yīng)在《愿景與旅程》推薦的節(jié)奏即≤24個月的時間內(nèi)發(fā)布發(fā)現(xiàn)計劃的機會通知（AOs）。為了達到《愿景與旅程》的建議目標(biāo)，NASA應(yīng)從2019年和2021年發(fā)布的AO中選出3項任務(wù)。（第3章）

　　新海洋世界目標(biāo)被納入第四次新疆域任務(wù)的項目征集。這項額外增加的新邊疆任務(wù)項目，是十年期調(diào)查過程之外補充進來的。盡管系外行星評估組（OPAG）支持這一額外增加的項目，但是，月球探測分析組（LEAG）、小天體評估組（SBAG）、金星探測分析組（VEXAG）和火星探測分析組（MEPAG）并不支持這一變更（根據(jù)向本委員會提供的陳述）。這一過程可能會逐漸破壞十年期調(diào)查的科學(xué)優(yōu)先事項以及科學(xué)界對它們的支持。當(dāng)時，空間研究委員會天體生物學(xué)與行星科學(xué)委員會（CAPS）未被授權(quán)來表達官方對第四次新疆域任務(wù)項目征集變更的立場，但現(xiàn)在可以應(yīng)NASA的要求，提供有關(guān)十年期調(diào)查相關(guān)問題的書面報告，并提供一種方法來評估十年調(diào)查擬提議變更的事項。

建議：如果由于科學(xué)發(fā)現(xiàn)或外部因素迫使NASA重新評估十年期調(diào)查確定的優(yōu)先級，例如新疆域任務(wù)清單，NASA應(yīng)通過CAPS審查這些變化，在時間允許的情況下，允許通過評估和分析組聽取來自學(xué)界的意見。（第3章）

　　委員會還發(fā)現(xiàn)，這10年期間，新疆域級別的任務(wù)可能僅會推薦1次任務(wù)，其進度明顯落后于建議的“每十年推薦兩次”的節(jié)奏?？紤]到目前新疆域任務(wù)的進度，第五次新疆域任務(wù)的征集可能會在下一個十年期調(diào)查正在開展的時候提出，而那時，由《愿景與旅程》為第五次新邊疆任務(wù)建議的“月球地球物理網(wǎng)絡(luò)”和“Io火山觀察者”兩項任務(wù)，委員會認為其仍為第五次新疆域任務(wù)的有效任務(wù)。（譯者注：意思是說沒有機會再發(fā)布召集新的任務(wù)了）

建議：NASA應(yīng)盡快發(fā)布第五次新疆域任務(wù)機會公告，但至少不晚于第四次新疆域任務(wù)機會公告發(fā)布的5年（即2021年12月）后發(fā)布。（第3章）

NASA火星探測計劃（MEP）

　　《愿景與旅程》建議NASA應(yīng)該開始進行技術(shù)開發(fā)，實現(xiàn)從火星返回樣品的下一步工作。在十年期調(diào)查工作的最初幾年，NASA沒有這樣做。然而，直到2017年秋季，行星科學(xué)局開始進行技術(shù)演示測試，并開發(fā)了一種用于從火星返回樣本的“集中且快速（focused and rapid）”的架構(gòu)體系。盡管NASA還需要做大量工作實現(xiàn)這一任務(wù)，委員會還是對這些新的進展感到印象深刻并深受鼓舞。

建議:NASA應(yīng)繼續(xù)計劃并開始實施其提議的用于從其火星2020任務(wù)中返回樣本的focused and rapid架構(gòu)體系，實現(xiàn)最高優(yōu)先的十年期調(diào)查旗艦級（flagship）科學(xué)任務(wù)，提供給下一次十年期調(diào)查任務(wù)進行參考。（第五章）

　　NASA目前正在運行圍繞火星進行的火星奧德賽號（Mars Odyssey），火星偵察軌道器（MRO）以及火星大氣和揮發(fā)性演進任務(wù)（MAVEN），所有這些任務(wù)均超過了他們自身的設(shè)計壽命。除了執(zhí)行科學(xué)任務(wù)外，這些任務(wù)還為地面資產(chǎn)提供重要電信支持。由于航天器老化，火星上正在進行和即將著陸的資產(chǎn)可能會失去通信支持。這個系統(tǒng)脆弱且老化。即使是美國3顆具備中繼通信能力的軌道飛行器的其中1個失效，也將會給目前和計劃中的2021年后繼續(xù)運行任務(wù)帶來戰(zhàn)術(shù)挑戰(zhàn)，危及火星探測計劃繼續(xù)任務(wù)科學(xué)回歸能力。

建議:NASA應(yīng)確?；鹦巧想娦呕A(chǔ)設(shè)施的壽命，支持當(dāng)前和計劃中的著陸資產(chǎn)（如：MSL、InSight、ExoMars、Mars 2020）的科學(xué)回報，減輕現(xiàn)有老化資產(chǎn)帶來的風(fēng)險。這不應(yīng)該以犧牲現(xiàn)有軌道飛行器所進行的科學(xué)成果作為代價。（第五章）

　　由非美國實體領(lǐng)導(dǎo)的火星任務(wù)(包括ExoMars，Trace Gas Orbiter，Mars HOPE和Mars Moon Explorer)受益并顯著加強了美國火星探索計劃（USMEP），使火星科學(xué)探索更為廣泛。

建議：NASA應(yīng)立即努力重振國際合作建設(shè)，更有效、更經(jīng)濟地助力實施火星探測任務(wù)。這可能涉及儀器、其他硬件或整個任務(wù)方面的國際貢獻問題，對美國正在提供或領(lǐng)導(dǎo)的工作加以補充，正如《愿景與旅程》以及“focused and rapid”火星樣本返回概念中所建議的那樣。(第五章)

　　充分理由表明，通過一項計劃支持進行火星繼續(xù)探測任務(wù)，而不是依靠一系列獨立的、互不相關(guān)的任務(wù)。雖然目前MEP計劃把火星作為一個系統(tǒng)，對它的大部分地區(qū)都有廣泛的重點考慮，但是2020年以后的計劃將完全集中于樣本返回任務(wù)。目前，除了樣本返回之外，還沒有一個計劃關(guān)注于科學(xué)調(diào)查或者未來人類發(fā)現(xiàn)計劃準(zhǔn)備方面。

　　目前還沒有計劃取代MRO場址鑒定和監(jiān)測能力，這些能力已被證明對登陸地點認證和登陸科學(xué)的戰(zhàn)略規(guī)劃非常重要。MEP還沒有提出一個闡述火星探測長期目標(biāo)完整的架構(gòu)和相應(yīng)的戰(zhàn)略計劃，并優(yōu)化過去、現(xiàn)在和未來任務(wù)的科學(xué)回報問題。

建議：NASA應(yīng)該制定一個全面MEP架構(gòu)、戰(zhàn)略計劃、管理結(jié)構(gòu)、伙伴關(guān)系（包括商業(yè)伙伴關(guān)系）以及預(yù)算方案，用以滿足Visions and Voyages中提出的火星探索科學(xué)目標(biāo)。體系結(jié)構(gòu)和戰(zhàn)略計劃應(yīng)最大限度地發(fā)揮現(xiàn)有和未來美國國內(nèi)及國際任務(wù)之間的協(xié)同作用，確保在體系結(jié)構(gòu)（相對于單項任務(wù)）層面建立健康和全面技術(shù)傳遞通道，并確?；A(chǔ)設(shè)施（電信、現(xiàn)場認證成像等）的維持。這種將NASA/MEP作為一個計劃進行管理，而不是僅對一系列任務(wù)管理的途徑，能夠在體系結(jié)構(gòu)層面實現(xiàn)科學(xué)優(yōu)化。這項活動應(yīng)包括確保適當(dāng)?shù)?/strong>NASA/MEP管理結(jié)構(gòu)形成和國際伙伴關(guān)系運用，完成火星樣品返回任務(wù)。(第五章)

望遠鏡與行星科學(xué)

不是所有的行星科學(xué)都是，或者可以在行星本體上進行。太空和地面望遠鏡已經(jīng)取得了重大發(fā)現(xiàn)。例如，Arecibo天文臺對小行星雷達研究（包括潛在災(zāi)害風(fēng)險小行星的特性研究）具有獨特的重要性。未來10年，哈勃太空望遠鏡（HST）的專有能力喪失后，將使空間望遠鏡分配給太陽系目標(biāo)可見光和紫外(UV)波長的機會減少。詹姆斯韋伯太空望遠鏡（JWST）將對太陽系目標(biāo)進行有限觀測任務(wù)，但無法達到HST的光譜覆蓋能力。

建議：NASA應(yīng)該對太空天文學(xué)的作用和價值進行一次評估，包括新興行星科學(xué)研究設(shè)施。這項評估應(yīng)該在下一次十年期調(diào)查進入深入開展之前完成。(第三章)

研究和分析

　　《愿景與旅程》強調(diào)了行星科學(xué)中強有力的研究和分析項目的重要性，并建議增加用于該項目的總預(yù)算計劃。委員會決定R&A的支出水平，相對于2011年財政年度（FY）的支出水平上升了32%，這一年的《愿景與旅程》包括預(yù)算信息。這大大超過了《愿景與旅程》建議。委員會發(fā)現(xiàn)分析R&A預(yù)算水平具有困難，因為行星科學(xué)局沒有進行R&A和技術(shù)花費方面的跟蹤統(tǒng)計，就像十年調(diào)查所定義的那樣。這可能在科學(xué)界造成誤解。

建議:NASA在很大程度上遵循或超過了《愿景與旅程》所建議的R&A和技術(shù)支出水平。它應(yīng)該繼續(xù)進行這些關(guān)鍵的投資。（第三章）

建議:下一個為期10年的調(diào)查委員會應(yīng)與NASA合作，更好地了解R&A項目每一個元素的預(yù)算分類和跟蹤情況，特別是：（1）首席研究員（PI）領(lǐng)導(dǎo)的、競爭的、基礎(chǔ)研究和數(shù)據(jù)分析預(yù)算；（2）地面觀測；（3）基礎(chǔ)設(shè)施和管理；（4）機構(gòu)或現(xiàn)場中心支持。此外，在制定計劃和建議支出水平時，未來十年調(diào)查任務(wù)應(yīng)該得以明確。(第三章)

　　在科學(xué)界反復(fù)提到的一個主題是R&A項目的中簽率，從邏輯上講，這將是未來討論涉及的一部分內(nèi)容。

技術(shù)研發(fā)

　　該委員會發(fā)現(xiàn)，行星科學(xué)局迄今已召開了會議，預(yù)計將繼續(xù)對全面滿足十年調(diào)查的技術(shù)投資建議進行討論。自十年調(diào)查以來，美國能源部(DoE)重新開始钚Pu-238生產(chǎn)，委員會認為這是一個可喜的進展。

建議:NASA應(yīng)繼續(xù)與DoE密切合作，確保Pu-238和復(fù)合材料的生產(chǎn)和多任務(wù)放射性同位素發(fā)生器的開發(fā)計劃得以維持。同樣重要的是，NASA要繼續(xù)發(fā)展先進的能源轉(zhuǎn)換技術(shù)。(第四章)

　　NASA創(chuàng)建了畢加索（PICASSO）和馬蒂斯（MatISSE）項目，目的是根據(jù)《愿景與旅程》的建議，通過已有技術(shù)水平(TRL) 6提供持續(xù)的、基礎(chǔ)廣泛的科學(xué)儀器技術(shù)開發(fā)。相對于可獲得的資金，這些項目提案數(shù)量之多顯示了科學(xué)界對這些項目的強烈需求。

　　行星科學(xué)局采納了十年調(diào)查提出的技術(shù)建議，構(gòu)建一個合理而全面的技術(shù)組合，能夠在未來實現(xiàn)新的更具挑戰(zhàn)性的行星科學(xué)任務(wù)。Vision and Voyages建議將行星科學(xué)局預(yù)算的6-8%用于技術(shù)研發(fā)，NASA基本上做到了這一點，委員會對此表示贊賞。

建議:NASA應(yīng)該繼續(xù)投資于6- 8%的任務(wù)授權(quán)技術(shù)開發(fā)任務(wù)。（第四章）

行星科學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施與實驗室支持

　　2014年發(fā)現(xiàn)號計劃機會公告（AO）與2017年新疆域計劃機會公告需要對火星樣本返回任務(wù)進行早期規(guī)劃與協(xié)調(diào)。從規(guī)劃到分發(fā)與存儲等所有方面的實際成本，包括所有必要的實驗室建設(shè)或改造費用，自任務(wù)開始到樣本返回后的兩年期內(nèi)，這些費用都得由該任務(wù)承擔(dān)。因此，A-D階段的管理活動（及其相關(guān)成本）屬于AO的成本上限，E階段的活動屬于PI管理任務(wù)的成本（但不是AO的成本上限）。盡管長期巡航任務(wù)可將此類費用推遲到E階段支付，但這種情況對短期任務(wù)很不利，因為它們必須在B-D階段承擔(dān)管理與實驗室費用。

建議：NASA應(yīng)當(dāng)考慮樣本返回任務(wù)的管理預(yù)算，根據(jù)AO要求的《管理規(guī)劃》文件制定的那樣，來管理E階段的成本，而不是根據(jù)各階段實際發(fā)生成本（來考慮管理預(yù)算）。這樣將確保樣本返回任務(wù)與其他提案任務(wù)處于平等地位，并防止樣本管理出現(xiàn)不切實際的低預(yù)算。（第3章）

建議：NASA應(yīng)當(dāng)確保所有與樣本返回任務(wù)相關(guān)的單位，包括競賽與指導(dǎo)，通過外太空材料管理與分析規(guī)劃團隊（CAPTEM）進行協(xié)調(diào)，以優(yōu)化溝通，避免重復(fù)工作，最大限度地利用現(xiàn)有專業(yè)知識。（第3章）

　　委員會還指出深空網(wǎng)絡(luò)（DSN）對于行星任務(wù)能否取得成功非常重要，還擔(dān)心對DSN所做的一些變化是否可能將對當(dāng)前和未來任務(wù)造成影響。所有接收站使用Ka波段上行和下行鏈路的建議尚未實現(xiàn)。所有3個站（美國、西班牙、澳大利亞）可以在下行鏈路使用Ka波段，但上行鏈路使用Ka波段僅在Goldstone可用。計劃是在未來幾年，使所有站整合Ka波段上行鏈路，但目前這還不足以成為開發(fā)任務(wù)可以依賴的承諾能力，因為還未納入空間通信與導(dǎo)航（SCAN）目錄。

建議：委員會認可《愿景與旅程》的建議，即所有3個DSN復(fù)合體應(yīng)保持X波段和Ka波段的高功率上行鏈路能力，以及S波段、X波段和Ka波段的下行鏈路能力。（第3章）

教育與科學(xué)普及

　　《愿景與旅程》計劃承諾將1%的任務(wù)預(yù)算用于教育與科學(xué)普及活動的目的是為了讓參與NASA任務(wù)的科學(xué)家指導(dǎo)并參與公眾教育及科普活動。目前，STEM活動計劃并未統(tǒng)一讓NASA任務(wù)參與，有些任務(wù)根本沒有參與。此外，STEM激活計劃沒有利用任務(wù)科學(xué)家來定義或提供科學(xué)內(nèi)容，因此，任務(wù)科學(xué)家與這些教育計劃之間十分重要的聯(lián)系已大大減少。盡管NASA中心管理的公眾參與工作與某些任務(wù)有聯(lián)系，但在其他情況下，那些正在為該計劃產(chǎn)出結(jié)果的任務(wù)與NASA教育計劃的工作之間沒有直接聯(lián)系。

建議：為了使更廣泛的公眾充分了解激動人心的太空探索，STEM激活計劃應(yīng)當(dāng)與所有NASA行星任務(wù)合作，以確定科學(xué)內(nèi)容和計劃實施。NASA行星科學(xué)局應(yīng)當(dāng)將教育和科普活動直接與為其提供科學(xué)內(nèi)容的任務(wù)聯(lián)系起來，對競爭項目任務(wù)可通過首席科學(xué)家（PIs）聯(lián)系，以及對于指導(dǎo)任務(wù)可通過項目科學(xué)家聯(lián)系起來。STEM激活計劃的教育專家應(yīng)當(dāng)直接與任務(wù)科學(xué)家和工程師（領(lǐng)域業(yè)務(wù)專家，SMEs）合作，確保與NASA任務(wù)成果的緊密聯(lián)系。NASA以前提供的資金相當(dāng)于整個項目預(yù)算的1%來支持這些活動。此級別的新的經(jīng)費將為項目參與這些教育與科普活動提供強有力的支持。（第3章）

為下一次十年期調(diào)查做準(zhǔn)備

　　距下一次十年期調(diào)查開始還有不到兩年時間，開展新任務(wù)概念研究來協(xié)助下一次十年期調(diào)查委員會的時間非常有限。在上次十年期調(diào)查期間，概念研究就是在調(diào)查期間進行的，這給志愿者和工作人員帶來了巨大壓力，同時NASA為支持這些研究提供的預(yù)算也很緊張。委員會認為，在下次十年期調(diào)查中，有必要避免這種倉促過程。迄今為止，NASA僅開展了冰巨人研究（本委員會建議重做），并啟動了谷神星著陸器和金星研究。委員會認為還需開展大量額外研究。

建議：NASA應(yīng)根據(jù)天體生物學(xué)與行星科學(xué)委員會列出的清單，資助8-10項任務(wù)概念研究，并在下次十年期調(diào)查之前，根據(jù)評估與分析組的輸入對其進行優(yōu)先排序。旗艦級任務(wù)的任務(wù)概念研究應(yīng)當(dāng)包括國家科學(xué)院報告《助力科學(xué)：NASA大型戰(zhàn)略科學(xué)任務(wù)》中所述的選項。（第6章）

　　最近啟動的洞察火星探測任務(wù)包括兩個行星立方體衛(wèi)星，一種在撰寫《愿景與旅程》時還不存在的技術(shù)能力。NASA正在對其他無數(shù)立方體衛(wèi)星和小衛(wèi)星任務(wù)開展研究，確定其對行星科學(xué)的可行性。除了來自競爭選擇的SIMPLEx任務(wù)和PSDS3任務(wù)概念的要求以外，對如何優(yōu)先開發(fā)關(guān)鍵立方體衛(wèi)星和小衛(wèi)星技術(shù)或行星部署和運行架構(gòu)，來實現(xiàn)超越地月環(huán)境下的操作沒有明確的途徑。這些任務(wù)包括但不限于：目的地交付方法、推進、電信、以及用來供電或儀器孔徑的可展開元件。

建議：在準(zhǔn)備下次十年期調(diào)查中，NASA應(yīng)當(dāng)考慮提升立方體衛(wèi)星和小衛(wèi)星技術(shù)發(fā)展水平的優(yōu)先事項與路徑，以及如何甄別利用新興能力科學(xué)驅(qū)動行星小型任務(wù)概念，并可能將這些概念實施于飛行任務(wù)中。（第6章）

　　NASA運營著兩個“虛擬研究所”，用于支持行星科學(xué)研究。委員會聽取了這兩個委員會的簡要介紹，但指出，這兩個研究所的最近一次評估是在10年前進行的，而且這兩個虛擬研究所在《愿景與旅程》中沒有得到很好闡述。

建議：NASA應(yīng)對虛擬研究所的項目結(jié)構(gòu)和資助情況是否與行星科學(xué)局科學(xué)目標(biāo)一致定期進行正式評估，并適當(dāng)?shù)胤蛛A段納入十年期調(diào)查和中期評估的循環(huán)中。（第6章）

　　委員會注意到，在諸如通信和計算機技術(shù)方面已經(jīng)取得了實質(zhì)性進展，例如“云計算”的出現(xiàn)。這在包括行星科學(xué)領(lǐng)域在內(nèi)的許多科學(xué)領(lǐng)域產(chǎn)生影響。

建議：下次十年期調(diào)查委員會應(yīng)評估NASA在數(shù)據(jù)存檔，以及航天器、實驗室以及出版物之間的互操作性方面應(yīng)對新需求的能力。（第6章）

　　本報告的第一章解釋了十年期調(diào)查與本報告的背景。第二章概述了過去幾年中所做的一些（不是全部）重大行星科學(xué)發(fā)現(xiàn)。第三章評估了NASA在實現(xiàn)《愿景與旅程》目標(biāo)方面的進展，并為進一步發(fā)展提供了建議。第四章討論了NASA的技術(shù)開發(fā)計劃。第五章評估了火星探測計劃。最后，第六章討論了下一次行星科學(xué)十年期調(diào)查的準(zhǔn)備工作。

附件A：任務(wù)陳述

　　美國國家科學(xué)工程醫(yī)學(xué)院將成立一個專家委員會，審查NASA行星科學(xué)計劃對2011年十年期調(diào)查《2013-2022年行星科學(xué)的愿景與旅程（V＆V）》的響應(yīng)。委員會的審查任務(wù)如下：

？   描述自從“行星十年調(diào)查（V＆V）”發(fā)布以來，這期間行星科學(xué)中最重要的科學(xué)發(fā)現(xiàn)、技術(shù)進步以及相關(guān)計劃變化；

？   評估NASA當(dāng)前的行星科學(xué)計劃在遵循V&V、其他相關(guān)的NRC報告以及科學(xué)院報告中概述的戰(zhàn)略、目標(biāo)和優(yōu)先事項方面的程度；以及評估NASA在實現(xiàn)這些戰(zhàn)略、目標(biāo)及優(yōu)先事項方面取得的進展，以及維持計劃平衡的有效性；

？   關(guān)于行星科學(xué)計劃中的火星計劃，委員會將評估以下方面：

？  行星科學(xué)局的火星探測架構(gòu)及其對國家科學(xué)院V＆V計劃，以及對其他有關(guān)的國家科學(xué)院火星報告提出的相關(guān)戰(zhàn)略、優(yōu)先事項和指導(dǎo)方針的響應(yīng)；

？  考慮到該計劃目前的財政狀況，行星科學(xué)局火星探測項目的長期目標(biāo)，以及該項目優(yōu)化科學(xué)回報的能力；

？  火星探測架構(gòu)與由外國機構(gòu)和組織承擔(dān)的火星相關(guān)活動的關(guān)系；以及

？  火星探測架構(gòu)在多大程度上代表一個適度平衡的任務(wù)組合。

？   建議可以采取的任何行動來優(yōu)化行星科學(xué)計劃的科學(xué)價值，包括如何在現(xiàn)有和預(yù)測可用資源條件下，考慮自十年期計劃發(fā)布以來的新發(fā)現(xiàn)；

？   為當(dāng)前十年期調(diào)查的余下年份，提供關(guān)于實施十年期推薦的任務(wù)組合與決策規(guī)則的指導(dǎo)，但不要重新審視或重新定義V＆V計劃的科學(xué)優(yōu)先事項或任務(wù)建議；以及

？   建議應(yīng)該采取任何行動來為下一次十年期調(diào)查做好準(zhǔn)備，例如學(xué)界對科學(xué)目標(biāo)、潛在任務(wù)、計劃平衡等的討論，以及NASA對潛在任務(wù)概念研究的支持。

　　原文題目：Visions into Voyages for Planetary Sciences in the Decade 2013-2022: A Midterm Review

　　資料來源：http://nap.edu/25186

（黃銘瑞，王化編譯，殷永元審核）