2050年航行启航:规划未来关键的空间科学任务

航程2050

作为2050年航行计划的一部分,欧空局下一系列大型任务主题的艺术家印象。
该主题是巨行星的卫星,太阳系外行星温带到银河系,宇宙早期的新的物理探测。信贷:ESA /科学办公室

欧洲航天局在2035-2050年期间的大型科学任务将集中在巨大的太阳系行星的卫星、温带系外行星或银河系生态系统,以及对早期宇宙的新的物理探测。

欧空局科学主任Günther Hasinger说:“2050年航行主题的选择对于欧空局的科学计划,以及未来一代的太空科学家和工程师来说,都是一个关键时刻。”

“既然宇宙愿景形成了一个清晰的计划,我们的任务直到2030年代中期,我们必须开始规划的科学和技术,我们需要任务我们要发射数十年后,这就是为什么我们定义的顶级科学主题航行2050计划今天。”

航次2050想法有人呼吁,在2019年三月发布的生成接近100个多样化和雄心勃勃的想法,这些内容随后被提炼成若干科学主题。专题小组由来自广泛空间科学专业领域的早期科学家组成,对主题进行了初步评估,并向一个高级科学委员会报告了他们的发现。这个委员会由主任负责推荐不仅对未来三大班科学主题任务后木星冰卫星探险家,雅典娜和丽莎,但也为未来的中等收入任务识别潜在的主题,并推荐领域长期技术发展超出了2050年航行的范围。这些科学主题是由欧空局科学计划委员会在2021年6月10日的一次会议上选定的。具体的特派团本身将在欧空局发出个别要求提出特派团建议时适当选定。

“远航2050计划是科学界的一个显著努力局部队,结果,谁促成了这样一个生动的和富有成效的辩论,在这个优秀提案到达的高级委员会,”法比奥Favata,负责人说:战略,规划和协调办公室。“航程2050是启航,并将继续在欧洲空间科学的前沿,为几十年。”

任务主题

对于未来的大班任务的三大重点被确定为:

巨大行星的卫星

研究我们太阳系内世界的可居住性对于理解生命的出现是至关重要的,在寻找太阳系外类地行星时尤其重要。在国际土星卡西尼-惠更斯号任务和欧洲航天局即将发射的木星冰卫星探测器的基础上,未来的外太阳系任务将使用先进的仪器,重点研究海洋卫星内部与其近表面环境之间的联系,同时也在寻找可能的生物特征。任务剖面图可能包括一个原地单元,如着陆器或无人机。

巨行星的卫星

巨大行星的卫星。上图所示的是土卫六,它是太阳系中唯一一颗拥有大气、碳氢化合物海洋和地下咸海的卫星。信贷:ESA /科学办公室

从温带系外行星到银河系

我们的银河系包含数以亿计的恒星和行星与暗物质和星际物质,但我们这个生态系统的理解一起,一个踏脚石理解一般星系的工作,是有限的。我们银河系的形成历史,包括其“隐藏区”的一个详细的了解,关键是我们在一般星系的认识。与此同时,温带系外行星的表征中红外,通过直接热辐射的第一光谱从太阳系外行星大气,以更好地理解,如果他们怀有真正适合居住的表面状况,将是一个出色的突破。

While the exoplanet topic is considered to have a high scientific priority, solidifying Europe’s leadership in the field of exoplanets beyond the lifetime of Cheops, Plato, and Ariel, an informed choice between a study of the less accessible regions of our Galaxy and the study of temperate exoplanets needs to be made involving the interested scientific community to assess the likelihood of success and feasibility of missions within the large mission boundary conditions.

从温带系外行星到银河系

从温带到系外行星在银河系。信贷:ESA /科学办公室

对早期宇宙的新物理探测

宇宙是如何开始的?最初的宇宙结构和黑洞是如何形成和演化的?这些杰出的基础物理和天体物理问题,可以通过任务利用新的物理探测,探测引力波和高精度等新的光谱窗口,或者通过高精度宇宙微波背景的光谱——辐射大爆炸遗留下来的遗迹。这个主题跟随普朗克的科学突破和LISA的预期科学回归,并将利用仪器的进步打开一个巨大的发现空间。还需要与科学界进行更多的研究和相互作用,以便集中精力完成解决这一主题的任务。

早期宇宙的新物理探测

对早期宇宙的新物理探测。这幅艺术家的作品描绘了早期宇宙的各个方面,可以用引力波或高精度光谱学等探测器来研究大爆炸遗留的辐射。信贷:ESA /科学办公室

中型任务的光明未来

中型任务是欧洲航天局科学计划的关键组成部分,使欧洲能够以相对适中的成本完成独立的任务,回答重要的科学问题。金星快车,火星快车,以及即将到来的欧几里得、柏拉图和阿里尔任务,都是欧洲航天局过去、现在和未来中型任务的例子。

“2050年航行”委员会确定了空间科学所有领域的主题,从太阳系科学到天体测量学、天文学、天体物理学和基础物理学,表明在中等规模的任务成本上限范围内,可以继续实现科学突破。中型任务将继续通过未来开放的“任务召唤”选择。

中等级别的任务也为欧洲与国际伙伴一起参与雄心勃勃的任务提供了一条途径。这可能包括为美国宇航局的下一代天文台做出贡献——就像现在的天文台一样詹姆斯韦伯太空望远镜合作伙伴关系——或者未来的外太阳系任务。

科技的发展为下个世纪

在讨论可能的大使命题材,航程2050委员会确定从哪几个方面的科学回报将会是出色的,但技术不会被委员会因此建议投资一些技术使这些主题航程2050年的时间内达到成熟可能成为本世纪下半叶成为现实。这包括主题,如冷原子干涉测量原子钟的发展,使X射线干涉像黑洞致密天体的未来研究和发展,为未来行星任务:特别好电源,使外太阳系的探索,与垫款收集和存储彗星冰的低温样品为未来的采样返回任务。

为什么现在计划?

长期规划是必要的,以确保未来的空间科学事业的成功。宇宙视觉2015-2025是欧洲航天局的太空科学任务目前的规划周期。它成立于2005年,由在1984年编写的地平线2000计划早,和地平线2000 Plus,它是在1994 - 1995年制定的。为了把在上下文中这些计划,彗星追逐罗塞塔及其着陆器菲莱,和“时间机器”普朗克天文学赫歇尔天文台都在地平线2000年开始盖亚生活,丽莎探路者和BepiColombo都在2000年地平线加怀了孕。宇宙视觉任务只是被今天恍然大悟:太阳系外行星任务基奥普斯在2019年推出,而太阳轨道器在2020年木星冰月探测器,雅典娜和LISA是在宇宙视觉计划的所有大班任务。特别是大任务需要显著技术的发展,这往往需要数年。因此,开始定义必要的技术提前做好,以确保欧空局的科学计划能够确保世界一流的,前瞻性的系列任务的后代是很重要的。

因此,是时候用“2050年航行计划”来超越“宇宙愿景”,展望到2035-2050年,甚至更远。

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