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新疆界計劃(New Frontiers program)是美國宇航局正在執行的一系列太空探索任務,目的是加深人類對太陽系的了解[2],該類項目選擇的是能夠提供高科學回報的中級任務。
美國航天局鼓勵國內外科學家為該項目提交任務建議,新疆界計劃是建立在發現和探索者計劃所採用的項目負責人主導制的創新方式上。它適用於無法在發現級限定的費用和時間內完成的中型任務,但沒有旗艦任務那樣大。
目前己實施的新疆界任務有三項,分別為:2006年發射並於2015年抵達冥王星的新視野號探測器;2011年發射,2016年進入木星軌道的朱諾號探測器以及2016年9月飛往貝努小行星,並在2018年至2021年進行詳細研究,2023年取樣返回地球的奧西里斯號探測器。
新疆界計劃由美國宇航局制定和倡導,2002年和2003年獲得國會批准。當時這項工作由兩位長期在美國宇航局總部工作的科學副署長愛德華·韋勒(Edward Weile)和太陽系探索部主任柯林·哈特曼(Colleen Hartman)負責。在該計劃獲得正式批准和撥款之前,冥王星探索任務就已被選定,所以被稱為「新視野號」的冥王星任務,也被算入新疆界計劃中。
2003年,美國國家科學院的行星科學十年調查計劃確定了一些目標,這些目標隨後成為新疆界計劃第一次競選任務的目的地。哈特曼根據甘迺迪總統1960年的演講選擇了該項目的名稱,他在演講中說:「我們今天站在新疆域的前沿」。擬議任務概念的實例依據行星科學十年調查目標可分為兩大類[5]
新視野號是一項前往冥王星的任務,於2006年1月19日發射。2007年2月在經木星一次重力助推後,繼續向冥王星靠近。任務主要執行階段是在2015年7月期間,隨後探測器將瞄準一顆名為阿羅科特的柯伊伯帶小天體,於2019年1月1日的飛過,曾與此任務一起考慮的另一項任務是「新視野二號」。
朱諾號是2011年8月5日發射並於2016年7月抵達木星的一艘太空探測器,也是首艘探索外行星的太陽能太空飛行器。為研究木星的磁場和內部結構,該探測器被發射到環木星的極軌上。美國宇航局發射的伽利略號探測器提供了大量有關木星高層大氣層的知識,然而,對木星的進一步研究不僅可了解它的起源和太陽系性質,而且對巨型太陽系外行星的總體認識也至關重要。」朱諾號「探測器的木星調查旨在實現以下目標:
「奧西里斯」代表「起源、光譜解釋、資源識別、安全、風化層探索者」,於2016年9月8日發射[6]。這項任務計劃是在2020年之前環繞一顆小行星運行,當時命名為「1999 RQ36」(現稱為貝努小行星)。在經大範圍測量後,探測器將從小行星表面採集樣本,並於2023年返回地球。除運載火箭外,這次飛行任務預計約耗資8億美元。取回的樣本將有助於科學家回答長期來有關太陽系形成及生命起源所需的複雜有機分子來源的問題。
貝努小行星是一顆未來可能會撞擊地球的天體,已被列入哨兵風險表,在巴勒莫撞擊危險指數中排名第三高(約2015年)[7]。在21世紀末,它撞擊地球的累計概率約為0.07%,因此需要測量該小行星的組成成分和雅可夫斯基效應[8]
蜻蜓號將向土星最大的衛星泰坦[9]發射一架可移動的自動旋翼航空器,並利用」多任務放射性同位素熱電發電機「(MMRTG)提供動力在土衛六大氣層中飛行[10][11][12],開發成本上限約為10億美元[13]。 截至2020年9月,「蜻蜓號」計劃於2027年發射[14]。
第四次任務選撥於2017年1月開始,根據行星十年調查的建議,美國宇航局宣布的機會僅限於六項任務主題:[13]
在12項初步提案中,美國宇航局於2017年12月20日選擇了包括「蜻蜓號」在內的其中兩項提案進行額外的概念研究[28]。
兩項入圍的提案彗星天體生物探索取樣和「蜻蜓號」,在2018年底前各獲得400萬美元資金,以進一步開發和完善他們的方案設想[29]。2019年6月27日,美國宇航局宣布選擇蜻蜓號作為第4號新疆界任務,並於2026年發射[30],後來推遲到2027年[14]。
行星科學十年調查建議每十年選擇兩項新疆界任務,2018年在對2013-2022年十年調查的中期審查中發現,美國宇航局在這一節奏上落後了,並建議最遲在2021年12月發布《新邊疆5號招標公告》[31]。科學任務理事會副署長托馬斯·祖布欽(Thomas Zurbuchen)對中期審查建議作出了積極回應,表示美國宇航局將「致力於每十年舉辦兩次新疆界項目競賽」,目前計劃在2021年或2022年發布招標公告[32],雖然中期審查估計最晚發布日期為2023年[31]。
除了先前的建議外,十年調查還為第五次新疆界任務推薦了木衛一觀測者和月球地球物理網提案[33]。
截至2020年1月,美國宇航局計劃在2022年底發布新疆界5號招標公告。[34]
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