第13和14次发现任务的选择

2014 年 2 月，隨著美國宇航局下一次發現任務招標公告 (AO) 的起草，**第 13 和 14 次發現計劃遴選工作**開始啟動。獲選的任務提案將獲得 4.5 億美元的項目開發和建設經費，如果任務能採用某些技術，還將獲得另外的撥款。美國航天局共收到了 28 份第 13 和 14 次發現任務提案，其中 16 份主要為圍繞太陽系小天體的任務。2017 年 1 月，飛越多顆木星特洛伊小行星的「露西號」任務和飛往金屬小行星靈神星的「靈神星軌道器」任務被宣布為本屆評選的獲勝者，將分別於 2021 年 10 月和 2023 年 10 月發射。

「露西號」和「靈神星號」只是 2015 年 9 月美國宇航局所公布入圍名單的一部分，在該名單中還包括有金星大氣層探測器達文西號、麥哲倫號風格的真相號金星軌道器和專注於探測潛在危險近地天體的空間望遠鏡 - 近地天體照相機。這是自 1999 年第 7 和第 8 次發現任務評選以來，首次選出了 5 項，而非傳統的 3 項入圍提案。每項入圍提案都將獲得 300 萬美元來制定他們的任務計劃，近地天體照相機概念在評選結束後獲得了美國宇航局額外的一年資助。這也是自 2001 年第 9 和 10 次發現任務評選來，首次在單輪評選中選擇了兩項飛行任務。

## 背景

在 20 世紀末和 21 世紀初，由於美國宇航局預算的削減，發現計劃定期啟動任務的能力受到限制，導致進入 21 世來紀只發布過兩次發現計劃招標公告。美國宇航局小天體評估小組 (SBAG)，在 2011 年 3 月發表的《2013 年 - 2022 年十年行星科學願景與航程》報告中，向美國宇航局提出建議，呼籲以兩年發射一次的節奏，「維持發現計劃的既定目標」。他們還建議在每 18-24 個月中選擇兩項而非一項任務概念，最終確保每年啟動一項發現任務。

在第 13 次發現任務評選開始前，該計劃已經啟動了 11 次任務。第 12 次「洞察號」任務，由於在多次真空試驗中，無法控制探測器中一台主要儀器的泄漏，其原定於 2016 年 3 月的發射日期被一再推遲。因此，發射日期推遲至 2018 年 5 月 — 本次評選結束後一年，也即第 13 次「發現計劃」任務發射前兩年，使得成本超支達 1.55 億美元。人們對成本超支、任務發射的七年間隔及對發現計劃的影響表示擔憂，儘管美國宇航局官員堅稱「洞察號」面臨的問題不會影響該計劃和第 13 次發現任務的競逐。

## 過程

* 如能展示 3D 編織隔熱罩，還可獲得另外 1000 萬美元。
* 如採用小型化深空原子鐘，則可獲得額外的 500 萬美元
* 下一代氙氣離子推進器和放射性同位素加熱器裝置也可用於該任務，但無額外的獎勵。

4.5 億美元的成本上限將首次不包括發射後的運營費用。2014 年 11 月 5 日將發布最終要求，除此之外，他們還澄清雷射通信裝置並不是一項必要的要求，但如有，可給予一定的預算獎金。

* 如果嘗試在太空演示雷射通信 (而不是無線電通信)，用雷射發送超過一個地月距離 (從地球到月球的距離) 的數據，則可獲得額外的 3000 萬美元。該系統被稱為深空光學通信 (DSOC)，其設備將能使探測器的通信性能和效率提高 10 到 100 倍，超過傳統手段。

## 時間表

### 招標發布

在第 12 次發現任務評選結束後，下一次招標公告 (AO) 的國會截止日期定為 2014 年 5 月 1 日。美國國會批准了歐巴馬政府最初 2014 財年申請中增加發現計劃及美國宇航局其他部門和項目的 7500 萬元預算。然而，美國宇航局科學任務理事會官員在 2014 年 1 月表示，這一期限將無法滿足，而且可能會推遲幾個月。美國宇航局行星科學部主任詹姆斯・傑米・格林 (James 」Jim」 Green) 在一次新聞發布會上指出，「他們給我們的日期是 5 月 1 日，這並不現實」，他說，在過去十年發現計劃預算不斷下降的情況下，該最後期限是不可行的。一個月後，戈達德太空飛行中心發布了第 13 次發現計劃招標草案，大體介紹了主要相關內容，其中入圍的三項提案將獲得 300 萬美元，以進一步開發他們的方案，獲勝者將獲得 4.5 億美元的資金來建造太空飛行器和執行任務，但不包括發射成本，這比美國宇航局最初 5 億美元資金的預計減少了 5000 萬美元。該招標草案包含有對技術的潛在經濟激勵，這些技術將最終被納入第 13 次發現任務招標方案定稿中，如進入極端環境隔熱罩 (HEEET) 和深空光學通信 (DSOC) 技術，該設備可將太空飛行器的通信性能和效率提升至傳統手段的 10 至 100 倍。預計最終招標發布日期為 2014 年 9 月，即在最初國會截止日的 4 個月後。草案的正式文本於 2014 年 7 月 2 日發布，而正式招標公告將在 11 月 5 日發布。

在 2015 年 2 月 26 日最終截止日前，美國宇航局共收到 28 份有關下一次發現任務的提案。截止日當天，洛克希德馬丁航天系統公司稱，作為承包商他們支持了多項提案，而美國宇航局並沒有披露所收到的發現計劃任務提案，一年來許多任務小組通過各種科學和天文會議公開了他們的建議。在第一輪選撥中，一項目標為土衛二的特別參選者，即天體生物學「土衛二生命探索者」任務受到新聞媒體的高度關注；2015 年 3 月，在第 64 屆月球與行星科學大會上，木衛一火山觀測者也被揭曉為這次競選的參賽者，這是它繼之前參加第 12 次發現任務和第 3 次新疆界任務後的第三次嘗試；在 2015 年 6 月 30 日美國宇航局小天體評估小組舉行的三小時會議上，各團隊通過簡報形式公布了一些針對小行星的提案。會議期間，又有三家承包商被透露是眾多參選者的支持方 — 鮑爾航空航天技術公司、波音公司防務、空間與安全部和 ATK 軌道公司。第一輪評選期間發生了一件值得注意的事件，2015 年 9 月，美國宇航局宣布停止參與 B612 基金會的哨兵太空望遠鏡項目，這是一台專注於尋找新近地天體 (NEOs) 的紅外空間望遠鏡，與之最為相似的近地天體照相機提案也是一項紅外搜尋近地天體的太空觀測任務，作為一項合適的替代型任務，它試圖藉此機會一舉獲得中選。

### 決賽與選拔

2015 年 9 月，在提交給美國宇航局審議的眾多提案中，有五項被正式選定參加最後一輪篩選，入選者包括達文西號和真相號探測器，這兩艘太空飛行器的目標是金星，這是美國宇航局自 1994 年麥哲倫號探測器以後，從未探訪過的一顆行星。同時入選的還有靈神星號和露西號，這是兩項針對小行星的探測任務；以及近地天體照相機，一台專注於近地天體的空間望遠鏡。這是自 1999 年發現 7 號和 8 號任務評選以來，首次有五項提案進入最終遴選，通常只有三項任務入選。根據美國宇航局的說法，這背後的原因是為了開啟選擇兩項而非一項任務來資助和發射的可能性。2016 年 11 月和 12 月，美國宇航局人員對五項提案任務的擬議運營和製造中心進行了實地考察。尤其是亞利桑那州立大學的「卡林・瓦倫丁」(Karin Valentine) 講述了 30 名美國宇航局代表抵達蘿拉空間系統公司，擬用作靈神星任務製造現場的情況，他們在實地考察期間花了 9 個小時採訪任務團隊成員和工作人員。首席研究員「琳達・埃爾金斯・坦頓」(Linda Elkins Tanton) 說，靈神星團隊已花了長達六個月的時間為訪問做準備，儘管她說「幾乎沒有足夠的時間 [……] 回答這些有關我們任務的複雜和技術性問題，這些問題確實曾耗費了約 140 人團隊許多漫長而艱苦工作日」。

在決賽的這一年裡，隨著「達文西號」和「真相號」的入選，金星再次受到關注。2015 年 12 月，破曉號的第二次軌道插入嘗試成功，引發了當代公眾和媒體對金星興趣的提升，隨後從金星傳回了早期數據，直到下一年。在這段時間，通過近期有關該行星上火山活動，以及金星大氣層中寒冷層的發現，使「真相號」和「達文西號」都相繼出現在媒體顯著的位置上，兩個有趣的主題都對應了各自的任務。此外，「《自然》」和「今日宇宙」等雜誌和網站上也對這些任務進行了專題報導。2016 年 10 月在發現靈神星上存在水的證據後，靈神星號任務也在評選前的最後數月被媒體予以了宣傳。

在兩次推遲原定於 2016 年 9 月和 12 月的評選日期後，2017 年 1 月 4 日，揭曉評選獲勝者的新聞發布會提前一天召開，而在發布會召開前兩小時，通過新聞稿對外宣布了評選獲勝者「露西號」和「靈神星號」。此次評選的另一最終結果，是為處於「A 階段」研究中的近地天體照相機提案提供額外的一年研發資金。吉姆・格林說，選擇的這些任務是美國宇航局「研究太陽系如何形成和演化更大戰略」的一部分，他將小天體和小行星描述為「拼圖中的其它部分 (將) 幫助我們理解太陽及其行星家族是如何形成，如何隨時間的推移而變化、為何成為生命得以發展和維持的地方，以及未來會發生什麼」。

## 任務建議

提案截止日為 2015 年 2 月 16 日，可能包括了以下候選任務：

**土星系**

* 土衛二生命探索者 (ELF)— 一項評估土衛二宜居性和尋找生命印記的天體生物學軌道飛行器任務。
* 土衛二和土衛六之旅 (JET)— 一項天體生物學軌道飛行器任務，旨在評估土衛二的宜居性並在羽狀噴流中尋找生命印記。
* 土衛二生命調查 (LIFE)— 一項天體生物學採樣返回任務，以評估土衛二的宜居性並尋找羽狀噴流樣本中的生命印記。

**木星系**

* 木衛一火山觀測者 — 通過測量木衛一的全球熱流、感應磁場、熔岩溫度、大氣成分、火山羽流和熔岩，探索木衛一火山活動及其對整個木星系統的影響的任務。
* 先進木星小行星探測器 (AJAX)— 探測一顆木星特洛伊小行星的任務。

**金星**

* **金星深層大氣層稀有氣體、化學成分及成像研究** (DAVINCI)−金星大氣探測器，在 63 分鐘的下降過程中研究金星大氣層的化學成分，2015 年 9 月入選五項決賽提案之一。
* 金星雷達 (RAVEN) - 金星的高解析度測繪。
* 金星大氣層和表面探測器 (VASE)— 將測量大氣層中稀有氣體和輕穩定同位素的完整貯存量，並提供從雲層到地表溫度、壓力和風的第一幅完整大氣層結構剖面圖。
* **金星輻射率、無線電科學、干涉雷達、地形和光譜學研究** (VERITAS)— 生成金星全球高解析度地形圖，並對金星表面及結構成像的軌道飛行器。2015 年 9 月入選五項決賽提案之一。

**火星系**

* 火星衛星探測、偵察和登陸調查 (MERLIN)，飛越火衛二，然後環繞並降落在火衛一上的任務。
* 火衛一和火衛一起源評估 (PANDORA) ，環繞火衛一和火衛一軌道的任務。
* 火衛一、火衛二及火星環境調查 (PADME)。
* 生命破冰者將使用鳳凰號 / 洞察號平台，但將攜帶搜索火星上過去地外生命的探測設備。

**提議的小行星、彗星和月球**

* 雙星小行星實地探測器 (BASiX)— 探訪一對雙星小行星，並引發一場小爆炸以查看如何影響這兩顆天體運動的任務。
* 彗星雷達探測器 (CORE)。
* 暗小行星交會 (DARe)— 使用配備離子推進器的太空飛行器探訪九顆小行星的任務。
* **露西號** — 將執行對木星特洛伊小行星的第一次偵察，一些報導的可能目標將是小行星歐律巴忒斯、奧魯斯、琉科斯、雙星帕特羅克洛斯及其伴星墨諾提俄斯和主帶小行星唐納德約翰森。2015 年 9 月入選五項決賽提案之一。
* 月球年代和風化層探測器 (MARE)。
* NanoSWARM — 立方衛星，研究空間風化，月球磁性，月球水和小尺度磁層的任務。
* **近地天體照相機** (NEOCam)— 是一台太空紅外線望遠鏡，旨在探測太陽系中潛在危險小行星。2015 年 9 月入選五名決賽提案之一。
* 普羅透斯 (Proteus)–執行主帶彗星 238P / 里德的探測任務。
* **靈神星號** — 前往靈神星的軌道飛行器，它是主小行星帶中質量最大的金屬小行星，被認為是暴露在外的原行星鐵核。2015 年 9 月入選為五項入圍提案之一。
* 柯伊伯望遠鏡 — 使用一架直徑 1.2 米，位於地球軌道拉格朗日 L2 點的太空望遠鏡，觀測包括巨行星和它們的衛星及小天體在內的多顆目標天體。

### 入圍提案

### 提交

在第 13 次發現任務評選中，各機構共向美國宇航局提交了 28 份提案，與 2011 年第 12 次發現任務競選期間收到的件數大致相同。其中 16 項提案主要集中於太陽系小天體，包括小行星、彗星、柯伊伯帶天體和行星衛星。在 2015 年 9 月選出最終入圍者之前，28 項提案中有 27 項已向公眾披露：

 

## 參考文獻

## 外部連結

* 第 13 次發現任務招標 (AO) 文件 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* 美國宇航局發現計劃官方網站 網際網路檔案館的存檔，存檔日期 2017 年 1 月 8 日，.
* 美國宇航局發現計劃官方網站和新疆界計劃辦公室 網際網路檔案館的存檔，存檔日期 2017 年 4 月 12 日，.