Astronomy in Space with David Dickinson

Zu den großen Gewinnern einer Community-Umfrage, die dabei hilft, das nächste Jahrzehnt der Planetenwissenschaft zu bestimmen, gehören eine Uranus-Flaggschiff-Mission, eine Mission nach Enceladus und die Planetenverteidigung.

Eine planetarische Vision für das kommende Jahrzehnt. Die Nationalen Akademien der Wissenschaften

Es ist aus. Die Planetary Science Community hat einen Bericht veröffentlicht, der eine Vision für das nächste Jahrzehnt umreißt. Diese zehnjährige Umfrage, das Ergebnis jahrelanger Lenkungsausschüsse, Weißbücher, Beratungsgruppen und Konferenzen, stellt die Marschbefehle für die nächsten 10+ Jahre der planetaren – und exoplanetaren – Erforschung der NASA (und in gewissem Maße der NSF) dar.

Die Planetary Sciences and Astrobiology Decadal Survey der National Academies of Sciences mit dem Titel Origins, Worlds and Life: A Decadal Strategy for Planetary Science and Astrobiology 2023-2032 ist die dritte priorisierte Wunschliste dieser Art. Wie immer müssen alle Missionskonzepte Finanzierungs-, Design- und Entwicklungsrunden durchlaufen, bevor sie die Startrampe erreichen.

Das letzte Jahrzehnt

Ein Blick auf die letzte zehnjährige Umfrage mit dem Titel Visions and Voyages zeigt, welchen Einfluss diese Bemühungen haben können. In diesem Bericht wurde als höchste Priorität eine Astrobiologie-Explorer- und Proben-Caching-Mission für den Mars aufgeführt, die zum Perseverance-Rover wurde, der derzeit den Jezero-Krater auf dem Roten Planeten erkundet. Beharrlichkeit stellt Proben als ersten Schritt der Mars Sample Return-Initiative bereit, für die das Rückgabefahrzeug im Startfenster 2026 starten wird. Die zweite Priorität des Jahrzehnts, eine Europa-Orbiter-Mission mit dem Namen Europa Clipper, soll 2024 starten.

Visions and Voyages legten auch Themen für kleinere Missionen fest, die von der NASA als Missionen der New Frontiers- und Discovery-Klasse kategorisiert wurden. Diese Themen führten schließlich zur Auswahl von Dragonfly, einem atomgetriebenen Hubschrauber, der 2027 zum Saturnmond Titan fliegen wird, den Asteroidenmissionen Lucy und Psyche sowie den Venus-Missionen DAVINCI und VERITAS, die später in diesem Jahrzehnt fliegen sollen.

Die diesjährigen Meister

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

Als neue Flaggschiff-Mission mit höchster Priorität, die per Definition über ein Budget von mehr als 1 Milliarde US-Dollar verfügt, empfiehlt der Bericht Uranus Orbiter and Probe. Dies wäre eine große Mission im Cassini-Stil zum Eisriesen und seinen Monden und würde eine Sonde beinhalten, die in die Atmosphäre eindringt. Bis heute haben wir Uranus nur einmal aus der Nähe gesehen, während des kurzen Vorbeiflugs von Voyager 2 im Jahr 1986. Uranus hat Neptun aufgrund der Flexibilität bestehender Trägerraketen und Technologien für ein Startfenster von 2031 bis 2038 mit einem Jupiter-Vorbeiflug gewonnen helfen.

Design der Uranus-SondeEin Entwurfsvorschlag Anfang 2011 für eine mögliche Uranus-Mission. Dekadische NASA / NRC-Umfrage

Die zweithöchste Priorität unter den Flaggschiffen ist eine Kombination aus Orbiter und Lander, die zum Saturnmond Enceladus fliegen würde, der im Bericht als Enceladus Orbilander 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 erblickte bei mehreren Vorbeiflügen Federn, die von Eisgeysiren ausgingen, und Enceladus Orbilander konnte diese Proben nehmen und die Mondoberfläche aus nächster Nähe untersuchen.

Vier weitere Flaggschiff-Konzepte, die im Rennen waren, waren ein Europa-Lander, ein Merkur-Lander, eine Neptun/Triton-Mission und eine große Mission zur Venus.

Illustration von Orbilander auf EnceladusEin künstlerisches Konzept von Orbilander auf der Oberfläche von Enceladus. NASA

Als Leitprinzipien identifiziert die Umfrage 12 wichtige wissenschaftliche Fragen zu drei Schlüsselthemen: 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 Leben jenseits der Erde finden werden, werden bei der Auswahl der Hirtenmission helfen.

„Ich finde [the decadal] 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 Mischung aus neuen Daten aus einigen der heißesten Gebiete und im Wesentlichen neuen Erkundung und Aufklärung.“

Die Rolle kleinerer Missionen

Die NASA hat zwei Klassen kleinerer Missionen, von denen New Frontiers ungefähr das doppelte Budget wie für Missionen der Discovery-Klasse anbietet, 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 Missionen für diese Wettbewerbsauswahl zu empfehlen, legt der Bericht detaillierte Themen zur Erwägung fest:

  • Centaur Asteroid Orbiter und Lander
  • Ceres-Probenrückgabe
  • Comet Surface Sample Return-Mission
  • Enceladus-Mission mit mehreren Vorbeiflügen
  • Mondgeophysikalisches Netzwerk
  • Saturn-Sonde
  • Titan-Orbiter
  • Triton Ocean World Surveyor (wird nur für New Frontiers 7 hinzugefügt)
  • Venus In-Situ-Explorer

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 auch, die Kostenobergrenze für Missionen der Discovery-Klasse von 500 auf 800 Millionen US-Dollar anzuheben.

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

— Casey Dreier (@CaseyDreier) 19. April 2022

Darüber hinaus empfiehlt der Dekadal eine Erhöhung der Obergrenze von 55 Millionen auf 80 Millionen US-Dollar für die Small Innovative Missions for Planetary Exploration (SIMPLEx) der NASA, sehr kleine, kostengünstige und risikoreichere Projekte.

Für unseren nächsten Schritt auf dem Mars priorisiert der Bericht einen Mars Life Explorer als die nächste zu entwickelnde Mission, nachdem die Mars-Probenrückgabe abgeschlossen ist.

Für die Monderkundung empfiehlt die Umfrage die Entwicklung von Endurance A, einer großen Mission zur Probenrückführung, die den Südpol des Mondes besuchen wird. Es würde etwa 100 Kilogramm Proben (220 Pfund) sammeln, die von Astronauten im Rahmen der Artemis-Initiative zur Erde zurückgebracht werden sollen. Der Bericht stellt fest, dass planetarische Wissenschaftsziele für Artemis eher vorrangig als ein Nebenziel sein sollten.

Der Bericht verweist auch auf die Notwendigkeit für die NASA, Defizite bei der Finanzierung von Technologie für planetare Wissenschaftsmissionen zu beheben, die in den letzten Jahren auf nur 4 % gesunken sind. Um dies zu korrigieren und die im Bericht genannten Ziele zu erreichen, empfiehlt das Gremium, dass die Planetary Science Division der NASA die Finanzierung auf 6–8 % des Gesamtbudgets auf das vorherige Niveau erhöht.

Budgetplot für PlanetenforschungKosten der Projekte in der Dekadenerhebung im Zeitverlauf. Nationale Akademien der Wissenschaften

Planetare Verteidigung

Die Ziele der NASA zur planetaren Verteidigung orientieren sich am Brown Act, der 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 Population katalogisiert. Das bereits in der Entwicklung befindliche Mittelinfrarot-Weltraumteleskop NEO Surveyor wird entscheidend sein, um mehr dieser potenziell bedrohlichen Weltraumfelsen zu finden. Während das bevorstehende Vera C. Rubin Observatory NEO Surveyor ergänzt, ist es kein Ersatz.

Der Bericht fordert auch das Orbital Debris Program Office der NASA auf, mit dem US Space Command zusammenzuarbeiten, um Asteroiden zu entdecken, die der Erde sehr nahe kommen. Bodengestütztes Radar und andere Verfolgung bieten die Möglichkeit, kleine erdnahe Asteroiden zu charakterisieren, einschließlich des bevorstehenden nahen Vorbeiflugs von 99942 Apophis am 13. April 2029. Der kürzliche Verlust von Arecibo macht die Notwendigkeit, die Verfolgung und das Deep Space Network zu verbessern, besonders dringend .

Vielfalt und Gerechtigkeit

Zum ersten Mal unterstreicht diese zehnjährige Umfrage die dringende Notwendigkeit, Vielfalt und Gerechtigkeit im Bereich der Planetenforschung zu fördern. „Die Gewährleistung einer möglichst breiten Beteiligung ist notwendig, um qualitativ hochwertige Wissenschaft in einem Umfeld des harten Wettbewerbs um begrenzte Humanressourcen zu produzieren“, 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 Verfahren zur Identifizierung und Rekrutierung erschlossen wird. . . und gerechte Vergütungsstrukturen.“

Zu diesem Zweck empfiehlt der Bericht, dass das Planetary Science Directorate der NASA die Ansicht vertreten sollte, dass Voreingenommenheit oft sowohl allgegenwärtig als auch unbeabsichtigt sein kann, und die Agentur daran arbeiten sollte, „Voreingenommenheit aus ihren Verfahren zu eliminieren, wo immer sie vorhanden ist“.

Die Notwendigkeit für Plutonium

Der Bericht hebt auch die 2013 wieder aufgenommene Produktion von Plutonium-238 als entscheidend für die Zukunft der Weltraumforschung hervor. Die radioaktive Energiequelle wird für die Missionen Uranus und Enceladus benötigt, die sich zu weit von der Sonne entfernen, um Sonnenkollektoren zu verwenden. Der Bericht empfiehlt der NASA, den Plutoniumbedarf für eine kommende Generation von Missionen zu überprüfen und die Produktion bei Bedarf zu erhöhen.

Enceladus-GeysireCassini späht Eisgeysire aus, die auf Enceladus ausbrechen. NASA/JPL/Space Science Institute

Satelliten vs. erdnahe Asteroiden

Schließlich zitiert der Bericht die Auswirkungen, die der Aufstieg 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 Satellitenschwärme weiterhin zu überwachen und nach Möglichkeiten zu suchen, ihre Auswirkungen auf die Beobachtungen zu mildern.

Das nächste Jahrzehnt verspricht aufregende Jahre der planetaren Weltraumforschung. Ich jedenfalls kann es kaum erwarten, einen sichelförmigen 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 sein. . .


Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht.

Schaltfläche "Zurück zum Anfang"