Voyage 2050 sætter sejl:ESA vælger fremtidige videnskabsmissionstemaer

ESA's store videnskabsmissioner for tidsrammen 2035-2050 vil fokusere på måner fra de gigantiske solsystemplaneter, tempererede exoplaneter eller det galaktiske økosystem, og nye fysiske sonder fra det tidlige univers.

"Udvalget af Voyage 2050-temaerne er et afgørende øjeblik for ESA's videnskabsprogram, og for den fremtidige generation af rumforskere og ingeniører, siger Günther Hasinger, ESA direktør for videnskab.

"Nu hvor Cosmic Vision har taget form med en klar plan for vores missioner indtil midten af ​​2030'erne, vi skal begynde at planlægge den videnskab og teknologi, vi skal bruge til de missioner, vi ønsker at iværksætte årtier fra nu, og det er derfor, vi definerer de videnskabelige temaer på topniveau i Voyage 2050-planen i dag."

En opfordring til idéer til Voyage 2050 blev udsendt i marts 2019, generere tæt på 100 forskellige og ambitiøse ideer, som efterfølgende blev destilleret til en række videnskabelige temaer. Aktuelle hold, omfattende mange tidlige karrierer gennem tidlige videnskabsmænd fra en bred vifte af rumvidenskabelige ekspertiseområder, gennemførte en indledende vurdering af temaerne og rapporterede deres resultater til en senior videnskabskomité. Denne komité fik til opgave af direktøren at anbefale ikke kun videnskabelige temaer til de næste tre store missioner efter Jupiter Icy Moons Explorer, Athena og LISA, men også for at identificere potentielle temaer for fremtidige mellemklassemissioner, og anbefale områder for langsigtet teknologiudvikling uden for Voyage 2050. De videnskabelige temaer blev udvalgt af ESA's Science Program Committee på et møde den 10. juni 2021. Selve de specifikke missioner vil blive udvalgt til sin tid, når ESA udsender individuelle calls for missionsforslag.

"Voyage 2050-planen er resultatet af en betydelig indsats fra videnskabssamfundet, af de aktuelle hold, og seniorudvalget, der bidrog til en så livlig og produktiv debat for at nå frem til dette fremragende forslag, " siger Fabio Favata, Leder af strategien, Plan- og Koordinationskontoret. "Voyage 2050 sætter sejl, og vil holde Europa på forkant med rumvidenskaben i de kommende årtier."

Missions temaer

De tre øverste prioriteter for fremtidige store missioner er identificeret som:

Måner af de gigantiske planeter

At undersøge potentialet for beboelighed i verdener i vores solsystem er afgørende for at forstå livets fremkomst, og er af særlig relevans i søgningen efter jordlignende planeter ud over vores solsystem. Bygger på arven fra den internationale Cassini-Huygens mission til Saturn og ESA's kommende Jupiter Icy Moons Explorer, en fremtidig mission i det ydre solsystem med avanceret instrumentering vil fokusere på studiet af forbindelsen mellem havbærende månens indre og deres nære overflademiljøer, også forsøg på at søge efter mulige biosignaturer. Missionsprofilen kan omfatte en in-situ enhed, såsom en lander eller en drone.

Fra tempererede exoplaneter til Mælkevejen

Vores Mælkevej indeholder hundredvis af millioner af stjerner og planeter sammen med mørkt stof og interstellart stof, men vores forståelse af dette økosystem, et springbræt til at forstå galaksernes virkemåde generelt, er begrænset. En detaljeret forståelse af vores galakse dannelseshistorie, inklusive dets "skjulte områder, " er nøglen til vores forståelse af galakser generelt. På samme tid, karakteriseringen af ​​tempererede exoplaneter i det mellem-infrarøde, gennem et første spektrum af direkte termisk emission fra exoplanetatmosfærer for bedre at forstå, om de rummer virkelig beboelige overfladeforhold, ville være et enestående gennembrud.

Mens exoplanet-emnet anses for at have en høj videnskabelig prioritet, at styrke Europas lederskab inden for exoplaneter ud over Cheops levetid, Platon og Ariel, der skal træffes et informeret valg mellem en undersøgelse af de mindre tilgængelige områder af vores galakse og undersøgelsen af ​​tempererede exoplaneter, der involverer det interesserede videnskabelige samfund for at vurdere sandsynligheden for succes og gennemførlighed af missioner inden for de store missions grænsebetingelser.

Nye fysiske sonder af det tidlige univers

Hvordan begyndte universet? Hvordan opstod og udviklede de første kosmiske strukturer og sorte huller sig? Disse er udestående spørgsmål inden for grundlæggende fysik og astrofysik, som kunne løses ved missioner, der udnytter nye fysiske sonder, såsom at detektere gravitationsbølger med høj præcision eller i et nyt spektralvindue, eller ved højpræcisionsspektroskopi af den kosmiske mikrobølgebaggrund - relikviestrålingen tilbage fra Big Bang. Dette tema følger gennembrudsvidenskaben fra Planck og det forventede videnskabelige afkast fra LISA, og ville udnytte fremskridt inden for instrumentering til at åbne et enormt opdagelsesrum. Yderligere undersøgelse og interaktion med det videnskabelige samfund vil være nødvendig for at konvergere på en mission, der behandler dette tema.

En lys fremtid for mellemklassemissioner

Mellemklassemissioner er en nøglekomponent i ESA's videnskabsprogram og sætter Europa i stand til at udføre selvstændige missioner, der besvarer vigtige videnskabelige spørgsmål med relativt beskedne omkostningskonvolutter. Venus Express, Mars Express og den kommende Euklid, Platon, og Ariel-missioner er eksempler på ESA's fortid, nuværende og fremtidige mellemklassemissioner.

Voyage 2050-komiteen identificerede temaer på tværs af alle domæner af rumvidenskab, fra solsystemvidenskab til astrometri, astronomi, astrofysik og fundamental fysik, viser, at banebrydende videnskab fortsat kan opnås inden for omkostningsloftet for missioner i mellemklassen. Mellemstore missioner vil fortsat blive udvalgt gennem fremtidige åbne "Opkald til missioner."

Mellemklassemissioner er også en rute for Europas deltagelse i ambitiøse missioner med internationale partnere. Dette kunne omfatte at bidrage til NASA's næste generation af astronomi-observatorier - ligesom det nuværende James Webb Space Telescope-partnerskab - eller til fremtidige missioner i det ydre solsystem, for eksempel.

Teknologiudvikling for det næste århundrede

Ved at diskutere de mulige store missionstemaer, Voyage 2050-udvalget identificerede flere områder, hvor det videnskabelige udbytte ville være enestående, men teknologien ville ikke nå modenhed inden for tidsrammen for Voyage 2050. Udvalget anbefalede derfor investeringer i en række teknologier, så disse temaer kunne blive en realitet i anden halvdel af dette århundrede. Dette dækker emner som koldt atominterferometri til udvikling af atomur, muliggør røntgeninterferometri til fremtidig undersøgelse af kompakte objekter som sorte huller, og udvikling til fremtidige planetariske missioner:især bedre strømkilder til at muliggøre udforskningen af ​​det ydre solsystem, og fremskridt med at indsamle og opbevare kryogene prøver af kometis til en fremtidig prøvereturmission.

Hvorfor planlægge nu?

Langsigtet planlægning er afgørende for at sikre succes i fremtidige rumvidenskabelige bestræbelser. Cosmic Vision 2015-2025 er den aktuelle planlægningscyklus for ESA's rumvidenskabelige missioner. Det blev oprettet i 2005, og er forudgået af Horizon 2000-planen udarbejdet i 1984, og Horizon 2000 Plus, som blev udarbejdet i 1994-95. For at sætte disse planer i sammenhæng, kometjagende Rosetta og dens lander Philae, og 'tidsmaskine' Planck og astronomiobservatoriet Herschel begyndte alle livet i Horizon 2000. Gaia, Lisa Pathfinder og BepiColombo blev alle udtænkt i Horizon 2000 Plus. Cosmic Vision-missioner bliver netop realiseret i dag:exoplanet-missionen Cheops lanceret i 2019, og Solar Orbiter i 2020. Jupiter Icy Moons Explorer, Athena og LISA er alle store missioner i Cosmic Vision-planen. Især store missioner kræver betydelig teknologisk udvikling, hvilket ofte tager en del år. Derfor, det er vigtigt at begynde at definere den nødvendige teknologi i god tid, at sikre, at ESA's videnskabsprogram kan sikre en verdensklasse, fremadskuende række af missioner for fremtidige generationer.

Dermed, det er tid til at se ud over Kosmisk Vision, til perioden 2035-2050 – og endda derefter – med Voyage 2050-planen.