A Mission to Demonstrate Rapid-Response Flyby Reconnaissance for Planetary Defense
该任务旨在演示针对50米级近地天体的快速响应飞越侦察能力，以满足行星防御需求，通过四项关键需求发展稳健的短预警时间天基响应能力。
2025-04-21 astro-ph.EP astro-ph.IM
Mercury Lander: Planetary Mission Concept Study for the 2023-2032 Decadal Survey
作为类地行星形成的终端成员，水星拥有关于太阳系发展最早阶段元素原始分布的独特线索，以及行星和系外行星如何在其宿主恒星附近形成和演化。这个水星着陆器任务概念使现场表面测量，解决信使号的水星开拓性探索所提出的几个基本科学问题。这些测量是了解水星独特的矿物学和地球化学所必需的;是描述水星质量相当大的核心结构的特征;是测量水星表面活跃和古老的磁场;是调查改变表面和产生外逸层的过程;是为当前和未来的远程数据集提供地面实况。美国宇航局的行星任务概念研究计划授予这项研究，以评估在未来十年内通过新前沿级登陆水星任务实现变革性科学的可行性。由此产生的任务概念实现了一个完整的水星年（约88个地球日）的表面操作，具有雄心勃勃的，高遗产的，着陆的科学有效载荷，与新前沿任务框架相对应。搭载11台仪器的科学载荷将被运送到水星上分布广泛的低反射率材料中的着陆点，并涉及包括地球化学、地球物理学、水星空间环境和表面地质学在内的科学目标。这一飞行任务概念是要代表任何科学登陆水星的飞行任务;替代有效载荷的实施和着陆地点将是可行的，并为未来的登陆水星飞行任务引人注目。
2021-07-14 astro-ph.EP astro-ph.IM
Enabling tomorrow's planetary defence and space resource economy: Autonomous fleet-based asteroid rendezvous missions
University of Liverpool（利物浦大学）；NASA（美国国家航空航天局）；Colorado Center for Astrodynamics, University of Colorado（科罗拉多大学轨道动力学中心）；Institute of Space and Astronautical Science (ISAS), JAXA（宇宙科学研究所 (ISAS)，日本宇宙航空研究开发机构）
本文提出英国应通过自主低成本小行星交会任务，加强近地天体探测、参与国际行星防御任务、发展自主交会与原位表征技术，并推动空间资源经济，以提升行星防御能力和战略优势。
2026-06-01 astro-ph.EP astro-ph.IM
Planetary Exploration Horizon 2061 Report, Chapter 4: From planetary exploration goals to technology requirements
本章回顾了太阳系每个区域和目的地的代表性空间任务，这些任务必须在2061年之前设计和实施，以解决关于行星系统多样性、起源、运作和可居住性的六个关键科学问题（在第一章中描述），并执行在第三章和第二部分中描述的关键观测。从这一系列未来的代表性任务中，其中一些将在2041-2061年期间进行飞行，它得出了飞行这些具有挑战性的任务所需的关键技术和支持基础设施，从而为分别在第5章和第6章中描述的未来行星探测的技术和基础设施奠定了基础。
2022-11-24 astro-ph.EP astro-ph.IM
Thermal Protection System Requirements for Future Planetary Entry and Aerocapture Missions
本文利用气动捕获任务分析工具对比研究各行星目的地的热防护系统需求，评估NASA的HEEET技术在未来进入与气动捕获任务中的适用性，发现其能在大热载荷下保持合理质量分数。
2023-09-05 astro-ph.EP astro-ph.IM physics.app-ph
Planetary radio interferometry and Doppler experiment as an operational component of the Jupiter Icy Moons Explorer mission
本文介绍了作为JUICE任务科学组件的PRIDE的运行与工程接口，开发了支持航天器与自然射电源并发观测的调度软件，并通过金星飞越模拟验证了PRIDE技术对天体星历的改进潜力。
2024-08-27 astro-ph.EP astro-ph.IM
Giant Planet Observations in NASA's Planetary Data System
虽然前往外太阳系的任务比前往内太阳系的任务少得多，但前往巨行星的航天器已经进行了广泛的基础调查，返回的数据继续重塑我们对这些复杂系统的理解，有时是在获得数据几十年后。这些数据保存在国家和国际行星科学档案中，可供查阅。对于美国航天局的所有行星飞行任务和仪器，数据可从美国航天局行星数据系统的科学学科节点获得。展望未来，PDS将成为来自几个即将到来的任务和衍生数据集的巨行星数据的主要储存库，以及为帮助解释已在PDS中存档的遥感巨行星数据而进行的支持研究。
2022-12-05 astro-ph.EP astro-ph.IM
Planetary Entry Probe Dataset: Analysis and Rules of Thumb for Future Missions
本文通过汇编增强版蓝皮书进入探测器数据集并比较分析进入条件，提出工程经验法则及预测天王星和海王星高热载荷下热防护系统质量分数的新经验关联式，为未来行星进入任务设计提供参考。
2023-08-14 astro-ph.EP astro-ph.IM physics.app-ph
Equivalence relations for Mueller matrix symmetries of laboratory, LIDAR and planetary scattering geometries
物质的光学观测的对称关系通常分为几种常见的散射几何。“行星”的配置是首选的一组观察员的系外行星，“实验室”的意见进行了生物医学研究领域和激光雷达配置是首选的那些使用激光探测光学性能的水平表面与镜面或轴对称。本文从Stokes矩阵形式主义出发，利用Mueller矩阵散射的对称性建立了每个几何构型的数学对称性之间的联系。
2014-09-19 astro-ph.EP astro-ph.IM physics.ao-ph
Terrestrial Planets Comparative Climatology (TPCC) mission concept
地球行星比较气候学（TPCC）任务概念白皮书的作者和共同签署人主张，未来十年的行星科学将极大地受益于比较研究金星和火星大气的基本行为，同时使用相同的仪器，以捕获大气对相同太阳强迫的响应，并将仪器相关的变化降至最低。因此，这份白皮书是为2023-2032年行星科学十年调查过程创建的。它描述了这种飞行任务的科学原理，以及可以实现这种飞行任务的飞行任务概念。
2020-07-06 astro-ph.EP astro-ph.IM
Planetary Exploration Horizon 2061 Report Chapter 5: Enabling technologies for planetary exploration
本章的主要目的是概述第4章（支柱2地平线2061报告）中确定的技术上最具挑战性的代表性任务所需的关键技术的不同领域。它首先描述了未来的科学仪器，这些仪器将解决第三章（《地平线2061》报告第一支柱）所述的地平线2061的关键问题，以及下一代空间仪器将需要的新技术（第2节）。从那里开始，本章遵循行星飞行任务的逻辑发展和实施路线：第3节描述了将需要的一些新颖的飞行任务架构，以及它们将如何连接行星际航天器和科学平台;第4节总结了所需的系统级技术：动力、推进、导航、通信、行星航天器上的先进自主性;第5节介绍了在未来飞行任务所针对的极端环境中生存、运行和返回科学数据所需的各种专门科学平台;第6节介绍了长期飞行任务和半永久性定居点所需的新技术发展;最后，第7节试图预测为满足未来行星飞行任务的长期需要而在今后几十年中出现并逐步流行的颠覆性技术。
2023-02-28 astro-ph.EP astro-ph.IM physics.geo-ph
The contribution of the ARIEL space mission to the study of planetary formation
对太阳系外行星和太阳系的研究提供了由行星形成过程所代表的马赛克的互补片段。系外行星对于充分掌握行星形成和随后的行星系演化可能产生的巨大多样性结果至关重要。然而，我们目前拥有的大部分系外行星群的轨道和基本物理数据并没有提供足够的信息来打破它们历史的内在简并性，因为不同的进化轨迹可能导致相同的最终配置。从太阳系吸取的教训告诉我们，解决这个问题的办法在于行星组成中所包含的信息。大气遥感红外系外行星大型巡天是欧空局M4空间飞行任务的三个候选项目之一，其目标是观测围绕一系列主星类型的大量各种各样的凌日行星，以收集关于其大气构成的信息。ARIEL将专注于温暖和炎热的行星，以利用它们良好混合的大气层，这应该显示出高Z物质的最小冷凝和隔离，从而揭示它们在所有主要宇宙化学元素中的整体组成。在这项工作中，我们将审查有关行星形成方式的最突出的公开问题，以及有助于创造可居住环境的机制，ARIEL收集的成分信息将允许解决这些问题
2018-04-17 astro-ph.EP astro-ph.IM
Planetary Candidates from the First Year of the K2 Mission
作为其扩展的K2任务的一部分，开普勒太空望远镜目前正在沿着黄道面寻找凌日恒星的行星。我们处理了K2观测第一年（活动0，1，2和3）公开发布的数据，并搜索与行星凌日一致的周期性日食信号。在我们搜索的59,174个目标中，我们发现了208颗恒星周围的234个行星候选者。这些候选者的大小从气体巨星到小于地球，轨道周期从几个小时到一个多月不等。我们对68颗较亮的候选宿主星进行了初步的侦察光谱，并为这些恒星提供了高分辨率的光谱。我们将所有的数据产品，包括光变曲线、光谱和审查诊断，在线提供给用户。
2017-09-15 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
New planetary and EB candidates from Campaigns 1-6 of the K2 mission
由于只有两个功能性反作用轮，开普勒无法保持稳定地指向其原始目标场，并进入了称为K2的新观测模式。我们的方法是基于多年的经验，在行星狩猎的CoRoT任务。由于指向不稳定，K2光变曲线呈现出与CCD中目标位置相关的系统性。因此，我们的流水线还包括该系统噪声的去相关。我们的管道针对明亮的恒星进行了优化，可以进行光谱跟踪。我们在6小时内实现了6 ppm的最高精度。去相关的光变曲线被搜索，以使用CoRoT警报管道的适配版本进行过境。我们提出了172个行星候选人和327个食双星候选人从运动1，2，3，4，5和6的K2。行星候选者和食双星候选者名单都是公开的，以促进后续研究。光曲线也将提供给社区。
2016-07-08 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
NEAT: a space born astrometric mission for the detection and characterization of nearby habitable planetary systems
NEAT（近地天体测量望远镜）任务是提交给欧空局的一项提案，该提案要求欧空局在2015-2025年宇宙愿景计划中提出M尺寸任务。NEAT任务的主要科学目标是以详尽的方式在宜居带和更远的地方，在F、G和K光谱类型的邻近恒星周围探测和表征行星系统，范围小至1个地球质量。这项调查将提供行星系统所有组成部分的实际行星质量，包括其倾角在内的轨道的全部特征，直至该质量极限。NEAT将继续Hipparcos和Gaia所做的工作，在定点目标上达到两个数量级的精度。
2012-07-27 astro-ph.IM astro-ph.SR
Planetary Astronomy-Understanding the Origin of the Solar System
加拿大有一个充满活力和有效的行星科学界。我们在陨石学、小行星和外海王星天体轨道和成分以及空间天气等领域进行研究，并参与空间探测任务，研究行星表面和内部。对于加拿大行星科学家提供尽可能高的科学影响，我们有几个建议。我们的首要建议是加入LSST，并通过托管一个数据中心来获得完整的数据发布，这可以通过增加CADC来实现，CADC已经高度参与托管行星数据和支持轨道研究的计算建模。我们还支持MSE，它可以提供光谱学，从而为成千上万的小天体提供成分信息。我们支持一颗由伊朗领导的微型卫星POEP，该卫星将通过测量掩星提供小体积的物体。我们支持在其他空间天文探测器上搭载空间天气仪器，为空间天气界提供数据的想法。许多加拿大行星科学家参与了太空探测任务，但通过偶然和临时的安排，如在美国机构的共同任命，所以我们希望社区支持加拿大研究人员参与这些大型的国际任务。
2019-10-29 astro-ph.EP astro-ph.IM
Absolute Prioritization of Planetary Protection, Safety, and Avoiding Imperialism in All Future Science Missions: A Policy Perspective
随着我们的科学和探索能力的进步，无论是在政府机构还是私营部门，优先考虑和改善天体科学中的道德、行星保护和安全标准是最关键的优先事项。这些优先事项在于相信，每一项科学任务--载人或无人、地基或非地基--都应该从任务一开始就遵守严格的道德和安全标准。鉴于私营部门不可避免地会影响未来在近地轨道内外的载人飞行任务，科学界必须商定安全、飞行任务保证、行星保护，特别是反殖民化的普遍标准。这些问题将影响空间科学的所有领域。与Astro 2020十年期调查特别相关的例子包括但不限于：卫星造成的光污染、土著人民在自己的土地上建造望远镜时的声音和权利，以及在寻找和探索地球以外的可居住环境时认识到污染的必要性。最终，将国际空间法和国内空间政策从被动的性质转变为主动的性质，将确保空间探索的未来是安全、透明和反帝国主义的。
2019-07-12 astro-ph.IM
Ariel Planetary Interiors White Paper
最近通过的Ariel欧空局任务将测量大量系外行星的大气成分。然后，这些信息将用于更好地约束行星的整体组成。虽然行星大气的组成与大部分内部之间的联系仍在研究中，但大气组成与测量的系外行星质量和半径的结合将把系外行星表征领域推向下一个层次，并提供对我们银河系行星性质的新见解。在本白皮书中，我们概述了{ \it Ariel}任务内部工作组正在进行的活动，并列出了理想的理论发展以及将行星大气，体积组成和内部结构联系起来的挑战。
2021-03-15 astro-ph.EP astro-ph.IM
Comparative Study of Planetary Atmospheres and Implications for Atmospheric Entry Missions
本文比较了太阳系各行星大气特性，分析了其对大气进入与气动捕获任务减速和加热的影响，为未来探测任务的工程设计与目标选择提供了参考。
2023-07-30 astro-ph.EP astro-ph.IM physics.app-ph
Ethical Exploration and the Role of Planetary Protection in Disrupting Colonial Practices
我们建议行星科学和空间探索界对未来载人和无人月球和火星飞行任务将如何与这些行星环境相互作用的伦理问题进行强有力的重新评估。这应该通过社区投入的过程来实现，重点是这些特派团如何能够抵制殖民结构。这种讨论必须植根于美洲和全球暴力殖民主义的历史背景，这种殖民主义伴随着对地球的探索。定居者殖民主义所创造的结构今天仍然非常活跃，影响着科学界，目前正在空间探索界的人类探索和就地资源利用计划中复制。这些讨论必须导致可执行的行星保护政策，为其他世界的道德探索创造一个框架。目前的政策没有充分解决与就地资源利用和环境保护有关的问题，也没有执行机制。此外，与潜在的外星生命的相互作用具有科学和道德风险。有关这些主题的决定将在未来十年内做出，因为Artemis计划可以频繁执行月球任务和火星载人任务。这些首要选择将对人类空间探索的未来产生不可逆转的后果，必须得到非常认真的考虑，并听取科学界以外的人的意见，包括人文学科和一般公众的专门知识。如果没有积极抵制殖民做法的行星保护政策，它们将在我们对其他行星的互动和探索中复制。现在是时候参与这些艰难的对话，并在我们的能量场内瓦解殖民做法，以便它们不会被带到其他世界。
2020-10-27 astro-ph.EP astro-ph.IM
Autonomous Robotic Arm Manipulation for Planetary Missions using Causal Machine Learning
Cranfield University（克兰菲尔德大学）；School of Aerospace, Transport and Manufacturing, Cranfield University（克兰菲尔德大学航空、运输与制造学院）
本文提出在模拟行星环境中结合因果机器学习与强化学习，使机械臂无需先验知识或预收集数据即可通过交互识别物体的质量、摩擦系数等因果因素。
2024-03-01 astro-ph.EP astro-ph.IM cs.LG
What can Space Resources do for Astronomy and Planetary Science?
旗舰空间飞行任务的成本迅速增长，给天文学和行星科学造成了危机。我们遇到了资金瓶颈。在过去的30年里，科学家们不必过多考虑航天技术在他们的计划范围内会发生什么变化。然而，这一次空间基础设施能力的巨大改善，特别是大型空间望远镜20年的酝酿期可能会带来成本的巨大改善。到21世纪20年代初，商业太空将大大降低发射和航天器的成本，实现具有成本效益的在轨服务，廉价的月球着陆器和行星际立方体卫星。旗舰产品上市率翻倍并非不可能。在更长的时间尺度上，它将使大型结构能够在太空中组装和建造。这些发展将改变我们计划和设计任务的方式。
2016-08-02 astro-ph.EP astro-ph.IM
High precision astrometry mission for the detection and characterization of nearby habitable planetary systems with the Nearby Earth Astrometric Telescope (NEAT)
对太阳系附近的太阳型恒星（FGK矮星）的有限体积样本周围的行星系进行全面普查，这些恒星的灵敏度一致，直到几个天文单位的宜居带内的地球质量行星，这将是太阳系外行星天体物理学的一个重要里程碑。这一基本目标可以通过NEAT -近地天体测量望远镜等任务概念来实现。NEAT的设计目的是进行空间极高精度的天体测量，足以探测质量甚至低于地球的行星绕最近恒星运行所产生的动力学效应。这样一项调查任务将提供实际行星质量和所探测到的行星系所有组成部分的完整轨道几何形状，直至地球质量极限。NEAT的性能极限可以通过在目标和一组合适的参考星之间进行差分天体测量来实现。NEAT仪器的设计包括一个离轴抛物面单镜望远镜，一个探测器与一个大的视场由位于一个固定的中央CCD周围的小型可移动的CCD，和一个干涉校准系统起源于位于主镜的计量光纤。拟议的任务架构依赖于使用两颗在L2运行5年的卫星，编队飞行，并提供20，000多次重新配置的能力（替代选项使用可部署的吊杆）。NEAT的主要科学计划将包括对我们200个最近的F-，G-和K-型恒星邻居的天体测量调查，平均访问50次。剩余的时间可用于改进对特定目标（低质量恒星、年轻恒星等）附近选定的行星系结构的表征。由盖亚发现，地面高精度径向速度测量。
2011-08-16 astro-ph.EP astro-ph.IM
Searching for Life-As-We-Don't-Know-It: Mission-relevant Application of Assembly Theory for Exoplanet Life Detection
本文提出利用组装理论分析行星大气以检测生命，通过量化分子物种组合的最小复杂度，为哈布利世界观测站提供生物标志物框架，探索未知生命形式。
2026-04-05 astro-ph.EP astro-ph.IM
Directed Energy Missions for Planetary Defense
用于行星防御的定向能现在是一个可行的选择，在许多方面优于其他拟议的技术，能够保护地球免受所有已知的威胁。本文介绍了定向能行星防御系统的基本思想，该系统利用激光烧蚀小行星来对目标施加偏转力。一种被称为DE-STAR的概念性原理，即定向能系统瞄准小行星和探索，是一种轨道隔离系统，在其他论文中已有描述。本文介绍了一个更小的，独立的系统称为DE-STARLITE作为DE-STAR的缩小版。两者都具有相同的定向能量阵列的基本遗产，该定向能量阵列将目标的表面加热到高表面蒸气压的点，这导致显著的质量喷射，从而从目标形成材料的喷射羽流，其充当火箭以偏转物体。这通常被归类为激光烧蚀。DE-STARLITE使用常规推进剂发射到低地球轨道，然后使用离子发动机将航天器从低地球轨道推进到近地小行星。在激光烧蚀过程中，小行星本身提供了推进剂源材料;因此，一个非常普通的航天器可以使小行星偏转，其偏转程度远远大于使用离子束偏转（IBD）或重力牵引器的类似飞行任务质量的系统。DE-STARLITE能够偏转一颗Apophis级（直径325米）小行星，根据系统设计，瞄准时间为1至15年（激光开启时间）。该任务在质量和大小方面符合小行星重定向任务（ARM）计划的粗略任务参数。DE-STARLITE还具有比目前提议的更大的行星防御能力，并且易于扩展以匹配威胁。它可以在有足够警告的情况下转移所有已知的威胁。
2016-04-21 astro-ph.EP astro-ph.IM physics.pop-ph
Transformative Planetary Science with the US ELT Program
拟议中的美国极大望远镜（ELT）计划将确保国家开放北部30米望远镜和南部巨型麦哲伦望远镜至少25%的观测时间。ELT将通过特殊的角分辨率、灵敏度和先进的仪器来推进太阳系科学。ELT的贡献将包括研究星际物体、巨型行星系统和海洋世界，通过小行星和柯伊伯带中的小物体追踪太阳系的形成，以及积极支持行星飞行任务。我们建议：（1）将美国ELT计划列为太阳系科学的关键基础设施，（2）提供NASA的一些支持以确保任务支持能力，以及（3）美国ELT计划扩大太阳系社区参与开发，规划和运营。
2020-09-17 astro-ph.EP astro-ph.IM
Roles and Needs of Laboratory Astrophysics in NASA's Space and Earth Science Mission
实验室天体物理学和补充理论计算是天文学和天体物理学的基础，在可预见的未来仍将如此。使实验室天体物理学产生影响的任务范围从机载和天基观测站的科学构想阶段，一直到这些任务的科学返回。正是我们对潜在物理过程和关键物理参数测量的理解，使我们能够解决天文学和天体物理学中的基本问题。在这方面，实验室天体物理学很像NASA的探测器和仪器开发。这些努力对于NASA资助的天文研究的成功是必要的。如果不在所有三个方向（观测设施、探测器/仪器开发和实验室天体物理学）同时努力，天文学和天体物理学的未来进展将受到威胁。此外，实验技术的新发展使实验室研究发挥了新的作用，因为以前只能在理论上研究的一些问题现在可以直接在实验室中解决。考虑到这一点，我们，AAS实验室天体物理学工作组（WGLA）的成员，已经准备了这份关于实验室天体物理学基础设施的白皮书，以最大限度地提高NASA空间和地球科学计划的科学回报。
2009-03-26 astro-ph.CO astro-ph.EP astro-ph.GA
Planetary Radio Interferometry and Doppler Experiment (PRIDE) of the JUICE mission
本文介绍 PRIDE 技术如何利用地面 VLBI 与多普勒测量为欧空局 JUICE 任务提供航天器定位、行星大气、星历、重力场及等离子体研究支持，无需专用星载仪器。
2023-11-28 astro-ph.EP astro-ph.IM physics.space-ph
The Crisis in Astrophysics and Planetary Science: How Commercial Space and Program Design Principles will let us Escape
天体物理学和行星科学正处于危机之中。下一代观测所需的大型任务成本太高，无法让我们同时进行多项观测。这将科学扩展到一代人的时间尺度上，抑制了这两个领域的进步。有两条逃生路线。从长远来看，但仍然在我们的规划范围内，商业空间将大大降低任务成本，允许在多个波长或多个目的地进行并行任务。从短期来看，采用审慎的原则来设计研究计划将使我们以适度的深度成本保持广度，从而保持该领域的活力。
2016-09-29 astro-ph.IM
Atmospheric Characterization via Broadband Color Filters on the PLAnetary Transits and Oscillations of stars (PLATO) Mission
我们评估宽带彩色滤光片的两个快速相机的行星凌日和振荡（PLATO）的恒星空间任务方面的系外行星大气特征。我们专注于距离地球25 pc和100 pc的超热彗星和热彗星，以及距离地球10 pc和25 pc的低质量低密度行星。我们的分析将宽带较低（500 - 675 nm）波长间隔（以下称为蓝色）和宽带较高（675- 1125 nm）波长间隔（以下称为红色）之间的过境深度差异的文献值作为输入，用于传输，掩星和相位曲线分析。本文研究了围绕F、G、K和M等主序星中心恒星运行的行星。我们计算相对于光子和仪器噪声的信噪比，用于检测两个光谱间隔之间的渡越深度的差异。结果表明，大规模的大气成分和行星的几何形状可以检测到（超）热彗星高达约100 pc（约25 pc）与强（中度）瑞利消光。相位曲线信息可以提取的超热彗星轨道K和G矮星高达25秒差距。对于低质量低密度行星，基本大气类型（主要和水为主）和上层大气中亚微米烟雾的存在可以在少数情况下区分，最高可达约10 pc。
2020-04-14 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
New Discoveries in Planetary Systems and Star Formation through Advances in Laboratory Astrophysics
正如行星系统和恒星形成（PSF）小组充分意识到的那样，未来十年将看到我们对这些研究领域的理解取得重大进展。引用他们的话，这些进展将发生在太阳系天体（太阳除外）和太阳系外行星、碎片盘、宇宙生物学、单个恒星的形成、原恒星和原行星盘、分子云和冷ISM、尘埃和天体化学的研究中。在这些领域取得进展的核心是在实验室天体物理学方面取得相应的进展，这是在2010-2020年的十年中充分实现PSF科学机会所必需的。实验室天体物理学包括对产生观测光谱和描述天体物理过程的基本物理和化学的理论和实验研究。我们讨论了与PSF面板相关的实验室天体物理学的四个领域：原子、分子、固体物质和等离子体物理。第2节描述了一些新的机会和引人注目的主题，这将使实验室天体物理学的进步。第3节提供了这些机会的科学背景。第4节讨论了实现未来十年PSF科学机会所需的实验室天体物理学的一些实验和理论进展。根据白皮书征集要求，我们在第5部分提出了四个核心问题和一个具有不寻常发现潜力的领域。我们在第6节中给出了一个简短的后记。
2009-02-27 astro-ph.IM
Development of an electron impact ion source with high ionization efficiency for future planetary missions
使用电子碰撞电离（EI）方法的离子源由于其简单性而在行星探测任务的质谱中被广泛接受。以前的星载质谱仪主要采用EI方法设计，使用钨合金灯丝，在典型情况下可实现高达200 uA的发射。希望提高发射水平，因为质谱仪的灵敏度是未来与行星样品中痕量组分测量相关的原位质谱分析的关键要求。在这项研究中，我们开发了一种新的高发射EI离子源使用的Y2 O3涂层铱灯丝，它具有较低的功函数比钨合金。离子源的尺寸为30 mm * 26 mm * 70 mm，重量为70 g。我们证实，当消耗3.0 W的功率时，离子源发射超过2 mA的电子，这是10倍于以前的型号电子发射水平。EI离子源的电离效率与电子发射量成正比，这意味着我们的新模型将电离效率提高了10倍。我们在3.0 W加热条件下对原型进行了性能测试，确认了高电离效率（10^4 nA/Pa）。此外，我们进行了离子源的耐久性测试，并证明了30分钟 * 100次循环的电离效率的持久性。
2022-07-05 astro-ph.EP astro-ph.IM physics.space-ph
Opportunities for Technosignature Science in the Planetary Science and Astrobiology Decadal Survey
太阳系探索为推进技术签名科学提供了许多可能性。在太阳系中寻找生命包括旨在寻找其他行星上生物特征证据的飞行任务，但许多飞行任务也可能试图寻找和限制太阳系内的技术存在。技术特征和生物特征代表了在我们的太阳系附近以及更远的地方寻找生命证据的互补方法。本报告总结了正在进行的太阳系探索中的潜在技术签名机会以及“起源、世界和生命”行星科学和天体生物学十年调查的建议。我们讨论的机会，限制流行的technosignatures在太阳系内使用当前或未来的任务，在可以忽略不计的额外成本，我们提出了一个初步评估的差距，可能存在于寻找technosignatures在太阳系内。
2022-09-21 astro-ph.EP astro-ph.IM physics.pop-ph
Frontiers in Planetary Rings Science
我们现在知道，外太阳系至少有六个不同的行星环系统，每一个都是科学上引人注目的目标，有可能告诉我们它所装饰的身体的进化，历史甚至内部结构。这些不同的环系统代表了一组独特的本地实验室，用于了解行星盘的物理和动力学，其应用范围超出了我们的太阳系。我们强调了行星环科学的现状和有待解决的问题，以促进对行星环进行持续的地面和航天器调查。随着未来航天器任务的发射和更强大的望远镜在未来几十年内上线，我们敦促NASA继续支持通过研究和分析现有设施的数据，更多的实验室工作以及在未来任务选择期间特别关注强环科学目标来推进我们对行星环的理解的调查。
2020-08-28 astro-ph.EP astro-ph.IM
Measuring Regolith Strength in Reduced Gravity Environments in the Laboratory
本文设计开发了剪切与压缩单元（SCC），结合落塔模拟减重力与微重力环境，测量颗粒材料的杨氏模量、内摩擦角等关键力学性质，为小行星和卫星等行星探测任务中风化层行为研究提供重要工具。
2024-11-18 astro-ph.EP astro-ph.IM
Ocean Worlds Exploration and the Search for Life
这是提交给行星科学和天体生物学十年调查的社区白皮书，反映了NASA天体生物学计划海洋世界研究协调网络（NOW）的观点。我们建议在NASA内部建立一个专门的海洋世界探索计划，为科学、工程、研究、开发和任务规划提供持续的资金支持，以实施一个数十年的多任务计划，探索海洋世界的生命并了解可居住的条件。该计划中的两个新的关键旗舰任务将：1）在2023-2032年的十年内降落在欧罗巴或土卫二上，调查地球物理和地球化学环境，同时寻找生物特征，2）在2033-2042年的十年内进入行星海洋直接寻找生命。着陆任务的技术解决方案已经在手，2018年秋季欧洲着陆器飞行前项目的成功三角洲任务概念审查证明了这一点。在最初的着陆任务之后，海洋进入任务将需要在本十年内进行大量的研究，开发和模拟测试，以便在下一个十年开始时启动飞行前项目。
2020-07-15 astro-ph.EP astro-ph.IM
The Deformable Mirror Demonstration Mission (DeMi) CubeSat: optomechanical design validation and laboratory calibration
未来太空望远镜上的日冕仪将需要精确的波前校正，以探测其宿主恒星附近的类地系外行星。高致动器数的微机电系统（MEMS）可变形反射镜提供具有低尺寸、重量和功率的波前控制。变形镜演示任务（DeMi）有效载荷将演示一个140个致动器的MEMS变形镜（DM），具有\SI{5.5}{\micro\meter}最大行程。介绍了飞行光学机械设计、飞行波前传感器和波前重建器的实验室测试以及波前像差闭环控制的仿真。我们还介绍了紧凑的飞行DM控制器，能够在0- 250 V以14位分辨率驱动多达192个执行器通道。两个嵌入式Raspberry Pi 3计算模块用于任务管理和波前重建。该航天器是一个6 U立方体卫星（30厘米x 20厘米x 10厘米），计划于2019年发射。
2018-07-10 astro-ph.IM
Discovering and Characterizing the Planetary Systems of Nearby Stars: The scientific need for medium aperture space coronagraph observations
通过可在今后十年内开始的中等孔径高性能日冕空间飞行任务，可在发现和确定邻近恒星的行星系统特性方面取得重大进展。它的观测将在研究从宜居带的类地行星到巨型行星和星周碎片盘方面取得重大进展，还将为设计能力更强的未来飞行任务提供信息。令人兴奋的是，这种基础的系外行星科学可以用相对适度的能力来完成。
2009-02-24 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.IM
Strength In Diversity: Small Bodies as the Most Important Objects in Planetary Sciences
小天体是行星形成过程中未被吸积的残留物，经常被误认为是行星科学的残留物，因为它们是在行星和它们的卫星（有时只是它们的常规卫星）被解释之后的一切。这种错误的观点忽略了在小天体中发现的成分、历史、现今条件和过程的巨大多样性，以及它们研究的跨学科性质。了解小天体对于行星科学作为一个领域至关重要，我们敦促行星科学家和我们的决策者继续支持基于科学的任务选择，并认识到虽然为了方便起见将小天体分组在一起，但这些物体在组成、质量、分化、进化、活动、动力学状态、物理结构、热环境、热历史、其形成大大超过了观测到的主要行星及其卫星的变化。将它们视为一个成员可以互换的单一群体，对它们所解决的一系列基本问题是严重不公正的。我们提倡一个深入和持续的任务计划，望远镜观测，R和A资金，以及尊重这种多样性的学生支持。
2020-08-14 astro-ph.EP astro-ph.IM
Laboratory Astrophysics White Paper (based on the 2010 NASA Laboratory Astrophysics Workshop in Gatlinberg, Tennessee, 25-28 October 2010)
正如美国航天局《宪章》所述，2010年美国航天局实验室天体物理学讲习班的目的是“提供一个论坛，使科学界能够审查实验室天体物理学领域的知识现状，评估美国航天局当前和未来空间天体物理学飞行任务的关键数据需求，并确定在新的十年开始之际该领域面临的挑战和机遇”。LAW 2010是美国航天局科学任务理事会天体物理司主办的大约每四年一次的这类讲习班系列中的第四期。在本白皮书中，我们报告了研讨会的结果。
2011-03-07 astro-ph.IM
Comparative Study of Planetary Atmospheric Uncertainties and Design Rules for Aerocapture Missions
本研究比较了各行星大气密度不确定性，为航空捕获任务提供设计规则，并提出图形方法选择最优进入飞行路径角以应对不确定性。
2023-10-16 astro-ph.EP astro-ph.IM physics.app-ph
High Quality Software for Planetary Science from Space
行星科学空间任务需要高质量的软件和高效的算法，以便从飞行数据中提取创新的科学结果。可靠和高效的软件技术对于改进和延长飞行任务成果的利用、使既有的算法和技术也能应用于未来的空间飞行任务以及对存档数据进行科学分析，都越来越重要。随后将进行深入的分析研究，并附有欧空局和意大利航天局飞行任务的实施实例，以及空间机构和研究机构在该领域数十年来取得的重要经验所产生的一些显著成果。航天应用软件质量分析与其他应用环境一样，都是高技术、高可靠性的领域。我们在这里描述了一个软件质量的研究一般，然后我们将集中在空间任务软件（S/W）的质量与一些显着的情况下的细节。
2020-04-12 astro-ph.IM cs.SE
Exploration of the Ice Giant Systems: A White Paper for NASA's Planetary Science and Astrobiology Decadal Survey 2023-2032
冰巨星是太阳系中唯一未被探索的行星。我们目前对这些系统的了解，挑战了我们对行星、环、卫星和磁层如何形成和演化的理解。我们断言，在2023-2032年的十年里，一个带有大气探测器的冰巨人旗舰任务应该是一个优先事项。
2020-07-21 astro-ph.EP astro-ph.IM
Spacecraft Telecommunications
射电望远镜被用来增强无线电天线的历史由来已久，无线电天线通常用于对深空航天器进行遥测、跟踪和指挥。射电望远镜在短时间任务关键事件中特别有价值，例如行星着陆，或者当任务寿命本身很短时，例如探测巨大行星的大气层。由于其高灵敏度和频率覆盖范围，下一代甚大阵列将是常规航天器地面系统的有力补充。此外，许多这些深空任务的科学重点提供了太阳系的“地面真相”，补充了ngVLA科学案例的其他方面，例如行星在原行星盘中的形成。
2018-10-19 astro-ph.EP astro-ph.IM
Volatile Sample Return in the Solar System
我们提倡实现从各种目的地返回挥发性样品，包括：小天体、月球、火星、海洋世界/卫星和羽流。作为最近飞行任务研究的一部分（例如，彗星天体生物学探索样品返回（CAESAR）和火星样品返回），新的概念，技术和协议已被考虑为特定的环境和成本。在这里，我们提供了一个挥发性样品收集计划，并确定了与环境，运输/存储，地球重返和管理相关的挑战。实验室和理论模拟，建议在每个任务阶段验证样品的完整性。在考虑变更的情况下，对给定环境的样本采集机制进行评估。运输和保管对于样本返回至关重要，以最大限度地提高科学投资，并确保在返回时和保存多年后进行分析的原始样本。挥发性样品返回飞行任务的所有方面都是由科学动机驱动的：同位素分馏、惰性气体、有机物和前生物物种;加上对收集和样品的行星保护考虑。样品返回飞行任务的科学价值已在以前的样品返回方案和飞行任务中得到了清楚的证明。挥发性物质的样品返回是了解（外）行星形成、演化和可居住性的关键。返回行星挥发物带来了独特的和潜在的严峻的技术挑战。这些措施包括防止样本在收集和分析之间（包括收集和分析）发生变化，并满足行星保护要求。
2020-07-29 astro-ph.EP astro-ph.IM
Ice Giant System Exploration in the 2020s: An Introduction
国际行星科学界于2020年1月在伦敦举行会议，团结一致，目标是实现第一个专门的机器人任务，以遥远的冰巨人，天王星和海王星，作为太阳系行星中唯一尚未全面探索的主要类别。冰巨人大小的世界似乎是行星形成过程的共同结果，并对我们对行星起源的理解提出了独特和极端的考验，异国情调的富含水的行星内部，动态的季节性大气，复杂的磁层配置，地质丰富的冰卫星（天然和捕获），以及精致的行星环。本文介绍了英国皇家学会哲学会刊A在2020年代初关于冰巨星系统探索的特刊。我们回顾了科学潜力和现有的任务设计概念，在未来几十年探索天王星和/或海王星的雄心勃勃的国际伙伴关系。
2020-08-26 astro-ph.EP astro-ph.IM
Jovian Auroral Radio Source Occultation Modeling and Application to the JUICE Science Mission Planning
伽利略号航天器上的PWS仪器观测到木星低频射电被伽利略卫星掩星的现象。我们表明，ExPRES（系外行星和行星射电辐射模拟器）代码准确地模拟了伽利略/PWS观测到的整个光谱范围内的掩星的时间发生。这验证了ExPRES代码。该方法可应用于编制JUICE绕月飞行科学操作计划。伽利略卫星上的等离子体波科学（PWS）仪器观测到木星低频射电辐射被伽利略卫星掩星。我们表明，EXPRES（系外行星和行星射电辐射模拟器）代码准确地模拟了伽利略/PWS观测到的整个光谱范围内的掩星的时间发生。这验证了ExPRES代码。除了支持科学观测的分析外，该方法还可用于编制JUICE月球飞越科学操作计划。
2021-09-29 astro-ph.EP astro-ph.IM
Towards End-To-End Design of Spacecraft Swarms for Small-Body Reconnaissance
探索太阳系中的小天体是一项高度优先的行星科学。小行星、彗星和行星卫星提供了有关太阳系演化的重要信息。此外，它们可以为未来的空间经济提供资源。虽然许多研究已经进入探索小行星和彗星，专门的航天器任务行星卫星很少。航天器对行星卫星的任务有三个基本挑战：第一个挑战是大多数卫星（除了地球）的影响范围很小，在许多情况下几乎不存在。第二个是许多卫星被潮汐锁定在它们的行星上，这意味着行星上的观察者将拥有整个半球，这是永远无法接近的。第三个挑战是，在给定的时间内，该地区约有一半将处于太阳的阴影中。因此，一个单一的航天器任务来观察行星月球不能提供完整的覆盖范围。这样一个复杂的任务可以使用群方法来解决，其中映射任务被委托给多个低成本航天器。显然，为这样一个动态环境设计一个群体任务是具有挑战性的。出于这个原因，我们提出了群的集成设计工程与自动化（IDEAS）软件来执行群任务的自动化端到端设计。具体来说，它将使用一个称为自动群设计器模块的子模块来找到适合给定任务的最佳群配置。在我们以前的工作中，我们已经开发了自动群设计模块，以找到小行星测绘操作的群配置。在这项工作中，我们将评估自动群模块设计行星卫星任务的能力。
2019-10-09 astro-ph.IM cs.SY eess.SY
X-ray Studies of Planetary Systems: A 2020 Decadal Survey White Paper
无论是来自小行星和卫星的荧光发射，来自彗星的太阳风电荷交换，来自火星的外逸层逃逸，金星上的π介子反应，土星上的精灵照明，还是木星磁层中的木卫一等离子体环，太阳系中的X射线发射物体令人惊讶地丰富多样。不同行星体的组成是行星科学的基本兴趣，为目标天体和整个太阳系的形成和演化历史提供线索。由太阳X射线或高能离子触发的X射线荧光（XRF）线是原子能级固有的，并且携带发射体的元素组成的明确特征。到目前为止，行星轨道器上使用的所有遥感X射线荧光光谱仪都是准直仪器，可实现的空间分辨率有限，许多光谱仪使用的是陈旧的X射线探测器，能量分辨率很差。聚焦X射线光学器件提供真正的光谱成像，并广泛用于天体物理学任务，但到目前为止，它们的质量和体积对于资源有限的原位行星任务来说太大了。X射线仪器的最新进展，例如在BepiColombo X射线仪器上使用的微孔光学器件（Fraser等人，2010）、微型X射线光学器件（Hong等人，2016）和高辐射耐受性CMOS X射线传感器（例如，Kenter等人，2012）实现了紧凑而强大的真正聚焦X射线成像光谱仪。这些仪器将使我们能够以更好的空间分辨率测量行星体的成分，从而在行星科学中开辟一个巨大的新发现空间，大大提高我们对不同行星体的性质和起源的理解。在这里，我们讨论了XRF解决整个太阳系关键科学问题的能力的许多例子。
2020-08-14 astro-ph.EP astro-ph.IM
The science from asteroid sample return missions
Institute of Space and Astronautical Science, Japan Aerospace Exploration Agency（宇宙科学研究所）；Rowan University（罗文大学）；Lunar and Planetary Laboratory, University of Arizona（亚利桑那大学）；Department of Earth and Planetary Sciences, American Museum of Natural History（美国自然历史博物馆）；The University of Tokyo（东京大学）
通过分析小行星样本，研究行星形成过程、有机物和水的早期地球输送以及潜在危险小行星的性质，揭示地球起源与未来保护的关键。
2026-04-24 astro-ph.EP astro-ph.IM
Photothermal Spectroscopy for Planetary Sciences: Mid-IR Absorption Made Easy
本文面向行星科学引入双激光中红外O-PTIR光谱，并通过与现有IR吸收及实验室FTIR数据比较，验证其可有效识别行星颗粒材料。
2024-09-18 astro-ph.EP astro-ph.IM
Remote determination of the shape of Jupiter's vortices from laboratory experiments
木星的动力学塑造了它的云模式，但在这一天然观测屏障之下，它在很大程度上仍然是未知的。因此，解开潜在的三维流动是NASA正在进行的朱诺号任务的主要目标，该任务于2011年启动。在这里，我们解决了大木星旋涡的动力学实验室实验辅以理论和数值分析。我们确定负责他们的三维煎饼状形状的通用力平衡。从这一点上，我们定义的标度律的水平和垂直的长宽比作为环境旋转，分层和纬向风速的函数。特别是对于大红斑，我们预测的水平尺寸与自1979年旅行者号任务以来在云层水平的测量结果吻合得很好。我们还预测了大红斑的厚度，无法直接观察：尽管观察到水平收缩，但它令人惊讶地保持不变。我们的结果现在等待与即将到来的朱诺观测进行比较。
2020-11-23 astro-ph.EP astro-ph.IM physics.flu-dyn
Raman spectroscopy and planetary exploration: testing the ExoMars/RLS system at the Tabernas Desert (Spain)
ExoFit试验是由欧空局资助的实地活动，旨在测试Rosalind Franklin漫游者并加强ExoMars工作组之间的合作。在第一次试验中，从牛津郡（联合王国）遥控一个ExoMars漫游车的复制品，在Tabernas沙漠（西班牙）进行一系列复杂的科学操作。通过遵循ExoMars参考表面任务（RSM），漫游者调查了荒地底土并收集了岩心，其分析研究委托给RLS（拉曼激光光谱仪）团队。通过RLS工程和鉴定模型（EQM-2）和拉曼演示仪（RAD 1），这是一个新的，便携式仿真器的RLS在现场进行的核心样品的初步表征。现场结果然后由使用RLS ExoMars模拟器和Curvature/CheMin XRD系统的商业版本的实验室分析进行补充。通过严格模拟飞行任务的操作限制条件获得的拉曼数据成功地揭示了样品的矿物组成，检测到了XRD无法检测到的次要/痕量相。更重要的是，拉曼分析检测到了许多有机官能团，证明了在塔伯纳斯沙漠干旱的地下存在极端微生物。鉴于即将进行的ExoMars飞行任务，本文所介绍的结果证明，RLS可以在火星次表面环境的表征和分析探测活性示踪剂的潜在痕迹方面发挥关键作用。
2021-07-01 astro-ph.EP astro-ph.IM
In-situ wavelength calibration without a calibration target: use of Fraunhofer lines after landing on planetary surface
准确的波长校准对于定性和定量光谱测量至关重要。许多用于行星探测的光谱仪都配备了机载校准源。然而，这种校准源并不总是可用的，因为行星着陆器任务通常在尺寸和质量上有很大的限制。在这项研究中，我们提出并验证了一种波长校准方法，利用太阳夫琅和费线在反射光谱中观察到的。结果表明，在0-4000 cm ~（-1）范围内，该方法的测量精度优于0.6cm ~（-1），对橄榄石中镁元素丰度的测量精度优于2%。
2022-05-20 astro-ph.EP astro-ph.IM
