今年 6 月，當美國宇航局批准向土星最大的衛星泰坦發射核動力雙四軸飛行器蜻蜓任務時，行星科學界一片歡騰。批准了。然而，就在蜻蜓團隊為這一訊息歡呼雀躍的同時，其競爭對手——彗星天體生物學探索取樣返回（CAESAR）任務的團隊卻陷入了悲痛。如果 CAESAR 能夠發射，那也將是在蜻蜓之後很多年，比其提案者計劃的要晚得多；更可能的是，以其目前的形式來看，它將永遠不會被建造出來。
亞利桑那大學 CAESAR 團隊成員但丁·勞雷塔說，一項典型的行星科學任務提案需要多年的努力和驚人的人力投入，而且對於每一個提案，“你都不知道你是否在浪費時間，甚至是你的職業生涯”。 “你必須說‘我們會贏’……否則你就無法完成這項工作。當你失敗時，會感到非常沮喪。”
CAESAR 團隊的成員並不孤單：蜻蜓任務在與 其他 11 個提案 的競爭中勝出。事實上，每次美國宇航局舉辦競賽以選拔新的行星際機器人任務時，最終的贏家都是透過將更多的任務甩在後面才進入太空的。這種影響超出了個人和機構的範圍，影響到了基礎科學本身：儘管該過程旨在保持客觀，但不可否認的是，它偏愛前往某些地點（如一直很受歡迎的火星）的任務，而其他值得探索的行星際目的地（例如金星）卻被忽視了。
關於支援科學新聞
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞工作 訂閱。 透過購買訂閱，您正在幫助確保關於塑造我們當今世界的發現和想法的有影響力的故事的未來。
無論選拔過程多麼公正，它都不可避免地導致我們對太陽系各個角落的理解不平衡。有沒有更好的方法呢？
行星際的平衡行動
美國宇航局的幾個機器人探索計劃依賴科學家團隊提出任務，並相互競爭以獲得資金。一個典型的例子是該機構的 探索級任務；這些任務的重點應狹窄，成本相對較低（就行星際航天器而言），成本上限約為 6 億美元。獲勝的例子包括計劃於 2022 年發射到一顆奇異的全金屬小行星的 靈神星。美國宇航局規模更大的 新前沿級任務，又是一個例子，其上限約為 10 億美元，技術能力更強。最近飛越冥王星的 新視野號是這個過程的贏家，蜻蜓任務也是如此。
這兩個計劃每隔幾年都會徵集提交方案，並聘請多個審查小組，對每個團隊的科學家進行交叉審查，以嚴格審查每個提交的提案。當經過殘酷的淘汰後只剩下少數幾個提案時，最終決定完全由一個人做出，即 美國宇航局科學任務理事會 (SMD) 的副行政長官，他對風險的偏好可能與其前任和繼任者大相徑庭。
美國宇航局 SMD 研究部副行政長官邁克爾·紐表示，審查過程是“難以置信的挑戰”，但它保持了嚴格的客觀性。美國宇航局探索級任務的專案科學家湯姆·瓦格納解釋說，該過程經過精心設計和監控，以確保在科學領域高度多樣化的審查員中不存在偏見。
美國宇航局新前沿級任務組的專案科學家科特·尼伯說，至關重要的是，從來沒有對任何任務型別或其目的地進行預選偏好。換句話說，前往火星、金星或太陽系其他任何地方的任務從一開始就應該被平等對待。在所有情況下，審查員都偏愛技術精湛的提案，這些提案在提供引人注目的科學成果和要求代價高昂的研發之間取得了平衡。承諾革命性發現的任務可以依賴同樣具有革命性的新技術，這會增加預算超支的風險（並且通常會降低它們被選中的機率）。
因此，許多非凡的提案不可避免地會落選。然而，尼伯解釋說，官員們總是會與不成功的團隊坐下來，審查他們提案的優點和缺點。“我們希望他們從那次經歷中學習，所以當他們下次回來時，當他們展示他們的堅持時，他們會變得更好、更強大，”他說。
贏家和輸家
這個過程產生了大量改變遊戲規則的科學任務，極大地擴充套件了我們對太陽系的視野，但它並非沒有盲點。例如，考慮到機遇號、偶爾的飛掠和旁路——美國宇航局最後一次主導的金星任務是 麥哲倫號，這艘航天器花了四年時間繪製我們姊妹世界的地圖在 1990 年代初期。金星是地球的行星雙胞胎，儘管它的情況很糟糕——因此它擁有令人窒息的大氣層、足以熔化鉛的溫度和硫酸雨。科羅拉多大學博爾德分校的行星科學家拉里·埃斯波西託說，這種怪異的環境需要進行調查，他曾參與過多個金星提案。透過研究金星，研究人員可以瞭解一個有希望的類地行星——我們自己的行星，或那些圍繞其他恆星執行的行星——如何變得不適宜居住。
另一個長期存在的盲點是外太陽系，特別是天王星和海王星的“冰巨星”，這兩顆行星都只被訪問過一次，在 1980 年代末旅行者 2 號探測器飛掠時匆匆而過。美國宇航局噴氣推進實驗室的行星科學家馬克·霍夫施塔特說，預測太陽系如何形成的模型表明，冰巨星不應該存在——然而，它們可以在包括我們自己的太陽在內的許多恆星周圍找到。近距離傳送航天器研究天王星和海王星將有助於解開這個謎團——如果美國宇航局（或其他航天機構）能夠選擇眾多現有的相關提案中的一個的話。
行星協會的首席倡導者和高階太空政策顧問凱西·德雷爾表示，這個過程將始終存在“一個棘手的問題”：當資金有限時，總會有太多值得探索的目的地和任務提案。
然而，推銷一次值得的金星之旅可能尤其困難。表面任務可以進行開創性的科學研究，但該行星的惡劣環境將大多數著陸器的壽命限制為僅一兩個小時。圖森行星科學研究所的高階科學家、金星探測的傑出倡導者大衛·格林斯彭說，如此短暫的持續時間與在同一預算下持續一年或更長時間並收集更多整體資料的不同目的地任務相比，將毫無吸引力。
與此同時，勞雷塔認為，有些地方本質上更容易推銷。每個人都同意，火星是一個非常重要的目標，即使僅僅因為過去或現在可能在那裡發現生命。科學家可能也想研究水星，但在那裡沒有明顯的發現外星或人類生命的前景，因此很容易（甚至太理性了）放棄離太陽最近的行星，轉而再次訪問火星或其他更有希望的地方。
當然，除了探索外星生命之外，還有其他擔憂。霍夫施塔特說，我們太陽系中孤獨的冰巨星距離太遠，任何能夠在當前研究人員的職業生涯和生命中到達它們的旅程都需要航天器配備極其多樣化和先進的儀器陣列，以便進行合理的徹底科學調查。德雷爾說，將此類任務納入目前允許的探索級或新前沿級任務的預算中可能是在做無用功。
陷入反饋迴圈
可以說，行星際探索面臨的最有害的問題是，它很容易成為自己勝利的受害者。格林斯彭說：“在我們的領域中，存在一種成功孕育成功的動態。”
以美國宇航局最近一系列成功的火星任務為例——不僅有其多代著陸器和漫遊車，還有勘測火星並充當與地球通訊中繼站的軌道飛行器。這些任務進行的壯觀的科學研究也引發了公眾的極大興趣和對額外後續火星任務的可以理解的傾向，這反過來又吸引了更多的資金——這些資金通常用於支援早期職業的研究人員。這樣一來，幾乎是不可避免地，整整一代行星科學家可能會專注於火星，從而透過對未來前往這顆紅色星球的更多研究和支援來維持這一迴圈。
格林斯彭說：“我真的認為這種反饋迴圈一直在影響我們的任務選擇，”他認為這在一定程度上解釋了為什麼像金星這樣的地方被忽視了這麼久。
顯然，增加政府在行星科學方面的投資可以緩解其中一些問題，而且這樣的要求也並非不合時宜；一項任務耗時十年或更長時間，花費10億美元聽起來可能很多，但與每年用於國家安全的開支相比，這只是九牛一毛——僅在2019年，這個數字就達到了7160億美元。“國防預算在過去幾年裡增加了大約一個半NASA的規模，而且幾乎沒有經過任何辯論，” 德雷爾說。
然而，在聯邦政府的預算底線沒有出現難以置信的增長的情況下，像SpaceX和藍色起源這樣的公司推出的創新火箭所導致的發射成本暴跌，正在對未來星際探索計劃產生巨大影響。此外，今天的火箭更傾向於透過攜帶多個有效載荷來節省成本——BoldlyGo研究所的執行長、NASA前天體物理專案主管喬恩·莫爾斯表示，該機構正開始利用這一趨勢。例如，NASA最近的“洞察號”著陸器在前往火星的途中就伴隨著立方體衛星。
勞雷塔表示，如果NASA繼續利用這兩種趨勢，它可能會在星際規劃中獲得更大的自由，在任務的價格點不變的情況下，將更多的資金用於提高有效載荷和任務的技術能力，而不是火箭發射。莫爾斯說，同樣，從低成本發射中釋放出來的資金可以用於支援更多的概念驗證技術演示——這或許可以幫助那些技術上棘手的金星任務向持謹慎態度的任務規劃者證明其價值。
NASA的選擇過程本身或許也可以從更大的靈活性中獲益。“新前沿計劃”雖然不必嚴格遵守，但在一定程度上根據行星科學十年調查的建議來限制其探索目標和型別，這是一個由美國研究人員每10年編制一次的未來研究優先事項排名清單。2011年釋出的最新行星十年調查沒有將泰坦列為合格目標，但得益於隨後使用“卡西尼號”軌道飛行器進行的令人大開眼界的觀察研究，泰坦和土星的另一顆衛星土衛二在2016年被新增到“新前沿計劃”的“海洋世界”任務下，為“蜻蜓號”鋪平了道路。
“發現級”任務已經受益於始終對（幾乎）任何目的地開放。“我不明白為什麼中等規模的任務不應該如此，” 德雷爾說。
準備起飛
那些曾經參與過未入選任務團隊的人都一致認為，這是一個極其艱苦的過程。回顧CAESAR，勞雷塔認為“我們沒有任何可以做得更好的地方”，並補充說“它絕對準備好起飛了。”
他們仍然保持樂觀。霍夫施塔特也基本認同他們對選擇過程的看法，他說“我一點也不覺得這不公平。你只需要繼續努力。”
作為小行星樣本返回任務OSIRIS-REx的首席研究員，該專案在早期的“新前沿計劃”競爭中獲勝，勞雷塔深知其中的艱辛。“這是一場過山車，這一點毫無疑問。但你不能心懷怨恨，因為‘蜻蜓號’太棒了，” 他說。“一架在泰坦上飛行的四旋翼飛行器？太棒了！如果他們能成功，他們絕對值得獲勝。”
“蜻蜓號”團隊成員、約翰霍普金斯大學的行星科學家莎拉·霍斯特過去也曾多次參與未成功的提案，包括前往金星、土衛二和泰坦的任務。“我們都曾經歷過被淘汰的境遇，” 她說。這就是為什麼，她補充說，團隊一致認為，現在他們的職責是盡最大努力做好他們被賦予的機會，以告慰那些未被選中的團隊。