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战略规划阶段
空间科学任务生命周期的起点是战略规划阶段。为了确保科学产出的最大化,需要通过战略规划确定最重要的科学前沿,并在科学界形成共识,再以此征集任务建议。战略规划一般由政府委托的专业性总体管理机构负责组织。
国外空间科学任务战略规划特点
美国的空间科学任务一般由美国国家航空与航天局(NASA)委托美国国家科学院(NAS)来组织战略规划,其具体责任部门是 NAS 的空间研究委员会(SSB)。NAS/SSB 每 10 年组织 1 次空间科学各分支学科领域的规划研究,其研究成果以“十年规划”(Decadal Survey)的形式出版。“十年规划”对重大科学前沿进行讨论,并提出优先支持领域的建议。NASA 在实施科学任务时以“十年规划”为参考,分为旗舰类大任务、科学家领导的探索类任务、大学可以承担和执行的小型任务。
欧洲的空间科学任务由欧洲航天局(ESA)委托其空间科学咨询委员会(SSAC)组织论证,并出版中长期的发展规划。在 20 世纪 90 年代出版的《地平线2000》(Horizon 2000)中,对欧洲 1990—2010 年的空间科学任务进行了规划。该规划中除了对各分支学科予以相对平衡的任务安排之外,最主要的就是考虑了重要学科前沿和欧洲研究力量的优势。2000 年以后,ESA 新一轮的空间科学规划研究的产出形式是出版了《“宇宙愿景”计划》(Cosmic Vision),将科学任务的研究主题规划到了 2025 年。ESA 的科学任务分为重大任务(L)、重要任务(M)和小型任务(S)3 个级别,以及通过国际合作的搭载任务。
美国和欧洲这两种规划形式的共同点有 2 个:①广泛发动科学界开展讨论,参与度高,科学发展态势的判断思路来源于自下而上的建议和讨论,并达成共识。②瞄准空间科学各分支领域的重大科学前沿,如空间天文领域瞄准宇宙起源、黑洞、暗物质与暗能量、引力波、系外行星;空间物理(空间等离子体物理)领域瞄准太阳爆发、行星际 CME 传播、地球空间动态特征等空间天气核心要素;空间地球科学领域瞄准全球变化,等。
但是美国与欧洲在战略规划阶段的管理也有所不同,各有特点。比如美国的“十年规划”周期比较短,较难制定长远的规划。但其优势在于调整容易,比较适合安排短、平、快的项目,瞄准学科发展的热点尽快布局。为了避免 10 年内出现变化无法调整,近年来 NASA 又在 10 年中增加了中期评估,用来做出必要的调整。ESA 战略规划的特点是周期长,一般安排 15 年甚至更长,同时需要平衡各分支学科和成员国的意见。因此也带来了一些不可避免的弱点,比如紧跟学科变化和发展的新任务很难进入规划,相对投入较少的成员国的意见往往被忽视等。实际情况是,美国的空间科学任务往往显得贴近科学前沿,而欧洲的空间科学任务往往更重视重大基础和轻易不能突破的重大科学问题。由于重视了学科平衡以及多数科学家(往往来自成员国中投资较大的国家)的意见,ESA 科学任务产出的质量往往平平,但是其产出的数量往往较高。