美国科学院建议NASA改进空间科学旗舰任务规划

作者: 2017-10-16 13:48 来源:
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受美国国家航空航天局(NASA)的委托,美国国家科学院撰写并于85日发布《激励科学:NASA的空间科学旗舰任务》报告[1],评估了NASA空间科学旗舰任务的价值,并对改进未来NASA旗舰任务规划提出相关发展建议。

NASA科学任务部(SMD)目前运行和开发的数十项任务中,最为引人注目的是大型战略性任务(通常也被称为旗舰任务),包括“哈勃空间望远镜”(Hubble)、“钱德拉X射线天文台”(Chandra)、“火星科学实验室”(MSL)、“磁层多尺度探测”(MMS)以及地球观测卫星(Terra)等。这些任务成本高昂(预算通常高达数十亿美元),概念复杂,性能突出,科学成果重大,使NASA和美国的空间计划得以享誉全球,对于维持美国在空间探索和科学研究领域的全球领导地位也至关重要。相对而言,NASA的中小型空间科学任务则具有研发周期短、风险低、能够对最新的科学发现做出快速响应等优点,可作为旗舰任务的重要补充。

一直以来,NASA的空间科学旗舰任务经常处于预算不足的尴尬境地,其成本超过预算的情况时有发生,甚至还影响到NASA其他中小型空间科学任务的开展。为解决这一难题报告提出了以下建议:

1、科学平衡空间科学旗舰任务和中小型任务。考虑到空间科学计划的平衡,未来NASA任务的主体应聚焦旗舰任务,同时也应适度规划中小型的任务。当需要在开发和运行旗舰任务与中小型任务之间权衡时,SMD应首先遵循美国国家科学院发布的“十年调查”[2]系列报告及相关中期报告的指导。如果这些仍然不足以指导其决策,SMD应该寻求美国国家科学院以及其他咨询机构的意见。

2、灵活制定不同预算条件下的科学目标。在准备后续“十年调查”报告时,旗舰任务的提案团队应充分描述所提议任务的科学范畴,如最低科学目标、任务预算上限以及在不同预算水平下的最优科学目标。使得NASA和科学团体在制定任务执行战略时,不会轻易超出现有预算。同时这种灵活性还应体现在应对由于任务成本超支、技术障碍造成旗舰任务科学目标压减,以及由于新技术或新机遇的出现使任务目标提高等复杂局面。

3、充分考虑旗舰任务概念变迁。“十年调查”报告应充分考虑旗舰任务概念的变化以界定成本和技术风险的边界,并就科学概念决策规则的实施提出建议,从而为NASA科学部门尤其是科学界提供更多选择。这将有助于根据“十年调查”报告确定的科学优先事项进一步完善任务概念。

4、提前通告未来可获得的预算水平。“十年调查”专家组应被告知可获得预算的预测结果以及其他重要信息,以利于酝酿新颖及可能具有革命性的旗舰任务。

5、稳定支持任务预研究的开展。NASA应确保在开始进行“十年调查”之前稳定支持开展任务预研究,以便对潜在的旗舰任务进行权衡(包括科学目标、风险、成本、绩效和时间表)。权衡旗舰任务将是未来的“十年调查”需要着力研究的问题之一。

6、持续开发新的成本估算和管理工具。NASA应继续使用各种成本估算和成本管理工具来评估和控制旗舰任务的成本和风险,以确保任务的可行性。随着新技术和新任务的出现,NASA应支持开发新的成本估算工具,以更好地进行成本估算和风险评估。

7、积极构建任务数据库。为了展示旗舰任务在推进科学技术和领域长期健康发展方面所发挥的作用及其科学产出,SMD应构建可公开访问的数据库(至少保持年度更新),用于跟踪与SMD开发、运行以及已退役任务相关的数据。这些数据包括任务开发成本,出版物编号和其他文献数据,外部链接数据(新闻稿以及应予以跟踪的材料等),科学、工程和全职人力工时(FTE)以及在任务关键审查节点中需要提交的其他常规数据等。这些数据应细节详尽、质量可靠,以便对相关任务科学产出及其对各自领域健康发展的贡献进行基础分析。

(王海名)


[1] Powering Science:NASA's Large Strategic Science Missions (2017) . http://nap.edu/24857

[2] 美国国家科学院定期(一般为十年)发布的“十年调查”(Decadal survey)系列报告给出了相关学科(如天文、航空航天、地球科学、海洋科学等)在未来十年需要解决的重要科学问题,并对其未来发展方向和任务部署等问题给出建议。

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