ESA's grootschalige wetenschappelijke missies voor de periode 2035-2050 zullen gericht zijn op manen van de gigantische planeten van het zonnestelsel, gematigde exoplaneten of het galactische ecosysteem, en nieuwe fysieke sondes van het vroege heelal.

"De selectie van de Voyage 2050-thema's is een cruciaal moment voor het wetenschapsprogramma van ESA, en voor de toekomstige generatie ruimtewetenschappers en ingenieurs, " zegt Günther Hasinger, ESA-directeur Wetenschap.

"Nu Cosmic Vision vorm heeft gekregen met een duidelijk plan voor onze missies tot halverwege de jaren 2030, we moeten beginnen met het plannen van de wetenschap en de technologie die we nodig hebben voor de missies die we over tientallen jaren willen lanceren, en daarom definiëren we vandaag de wetenschappelijke thema's van het hoogste niveau van het Voyage 2050-plan."

In maart 2019 is een oproep gedaan voor ideeën voor Reis 2050, het genereren van bijna 100 uiteenlopende en ambitieuze ideeën, die vervolgens werden gedestilleerd tot een aantal wetenschappelijke thema's. actuele teams, bestaande uit veel vroege carrière tot vroege wetenschappers uit een breed scala van expertisegebieden in de ruimtewetenschap, voerden een eerste evaluatie van de thema's uit en rapporteerden hun bevindingen aan een senior wetenschapscommissie. Deze commissie kreeg van de directeur de opdracht om niet alleen wetenschappelijke thema's aan te bevelen voor de volgende drie grote missies na de Jupiter Icy Moons Explorer, Athene en LISA, maar ook om mogelijke thema's voor toekomstige missies van de middenklasse te identificeren, en gebieden aanbevelen voor technologische ontwikkeling op lange termijn die buiten het bestek van Voyage 2050 vallen. De wetenschappelijke thema's zijn geselecteerd door het Wetenschapsprogrammacomité van ESA tijdens een vergadering op 10 juni 2021. De specifieke missies zelf zullen te zijner tijd worden geselecteerd wanneer ESA individuele oproepen uitgeeft voor missie voorstellen.

"Het Voyage 2050-plan is het resultaat van een aanzienlijke inspanning van de wetenschappelijke gemeenschap, van de themateams, en van de senior commissie die heeft bijgedragen aan zo'n levendig en productief debat om tot dit uitstekende voorstel te komen, " zegt Fabio Favata, hoofd van de strategie, Planbureau en Coördinatiebureau. "Voyage 2050 zet koers, en zal Europa de komende decennia in de voorhoede van de ruimtewetenschap houden."

Missie thema's

De top drie prioriteiten voor toekomstige missies van grote klasse worden geïdentificeerd als:

Manen van de reuzenplaneten

Onderzoek naar het bewoonbaarheidspotentieel van werelden in ons zonnestelsel is essentieel om het ontstaan ​​van leven te begrijpen, en is van bijzonder belang bij het zoeken naar aardachtige planeten buiten ons zonnestelsel. Voortbouwend op de erfenis van de internationale Cassini-Huygens-missie naar Saturnus en ESA's aankomende Jupiter Icy Moons Explorer, een toekomstige missie in het buitenste zonnestelsel met geavanceerde instrumentatie zou zich richten op de studie van de verbinding van oceaandragende maaninterieurs met hun nabije oppervlakteomgevingen, ook proberen te zoeken naar mogelijke biosignaturen. Het missieprofiel kan een in-situ-eenheid omvatten, zoals een lander of een drone.

Van gematigde exoplaneten tot de Melkweg

Onze Melkweg bevat honderden miljoenen sterren en planeten samen met donkere materie en interstellaire materie, maar ons begrip van dit ecosysteem, een opstap voor het begrijpen van de werking van sterrenstelsels in het algemeen, is gelimiteerd. Een gedetailleerd begrip van de vormingsgeschiedenis van onze Melkweg, inclusief de "verborgen gebieden, " is de sleutel tot ons begrip van sterrenstelsels in het algemeen. de karakterisering van gematigde exoplaneten in het midden-infrarood, door een eerste spectrum van directe thermische emissie van exoplaneetatmosferen om beter te begrijpen of ze werkelijk bewoonbare oppervlaktecondities herbergen, zou een geweldige doorbraak zijn.

Hoewel het onderwerp van de exoplaneet een hoge wetenschappelijke prioriteit heeft, het versterken van Europa's leiderschap op het gebied van exoplaneten na het leven van Cheops, Plato en Ariël, er moet een weloverwogen keuze worden gemaakt tussen een studie van de minder toegankelijke gebieden van onze Melkweg en de studie van gematigde exoplaneten waarbij de geïnteresseerde wetenschappelijke gemeenschap moet worden betrokken om de kans op succes en haalbaarheid van missies binnen de grote missiegrensvoorwaarden te beoordelen.

Nieuwe fysieke sondes van het vroege heelal

Hoe is het universum ontstaan? Hoe zijn de eerste kosmische structuren en zwarte gaten ontstaan ​​en geëvolueerd? Dit zijn openstaande vragen in de fundamentele fysica en astrofysica die kunnen worden beantwoord door missies die nieuwe fysieke sondes exploiteren, zoals het detecteren van zwaartekrachtsgolven met hoge precisie of in een nieuw spectraal venster, of door zeer nauwkeurige spectroscopie van de kosmische microgolfachtergrond - de overblijfselstraling die is overgebleven van de oerknal. Dit thema volgt de baanbrekende wetenschap van Planck en het verwachte wetenschappelijke rendement van LISA, en zou gebruikmaken van de vooruitgang op het gebied van instrumentatie om een ​​enorme ontdekkingsruimte te openen. Aanvullende studie en interactie met de wetenschappelijke gemeenschap zal nodig zijn om samen te komen tot een missie rond dit thema.

Een mooie toekomst voor missies van middenklasse

Middelgrote missies zijn een belangrijk onderdeel van ESA's Wetenschapsprogramma en stellen Europa in staat om op zichzelf staande missies uit te voeren die belangrijke wetenschappelijke vragen beantwoorden met relatief bescheiden kosten. Venus-Express, Mars Express en de komende Euclides, Plato, en Ariel-missies zijn voorbeelden van het verleden van ESA, huidige en toekomstige missies van de middenklasse.

De commissie Voyage 2050 identificeerde thema's in alle domeinen van de ruimtewetenschap, van zonnestelselwetenschap tot astrometrie, astronomie, astrofysica en fundamentele fysica, waaruit blijkt dat baanbrekende wetenschap kan blijven worden bereikt binnen het kostenplafond voor missies van de middenklasse. Middelgrote missies blijven geselecteerd via toekomstige open "Oproepen voor missies".

Middelgrote missies bieden ook een route voor Europa's deelname aan ambitieuze missies met internationale partners. Dit kan een bijdrage zijn aan NASA's astronomische observatoria van de volgende generatie - net zoals het huidige James Webb Space Telescope-partnerschap - of aan toekomstige missies in het buitenste zonnestelsel, bijvoorbeeld.

Technologieontwikkeling voor de volgende eeuw

Bij het bespreken van de mogelijke grote missiethema's, de commissie Voyage 2050 identificeerde verschillende gebieden waar het wetenschappelijke rendement uitstekend zou zijn, maar de technologie zou niet volwassen zijn tegen het tijdsbestek van Voyage 2050. De commissie adviseerde daarom te investeren in een aantal technologieën, zodat deze thema's in de tweede helft werkelijkheid zouden kunnen worden van deze eeuw. Dit omvat onderwerpen als koude-atoominterferometrie voor de ontwikkeling van atoomklokken, röntgeninterferometrie mogelijk maken voor de toekomstige studie van compacte objecten zoals zwarte gaten, en ontwikkelingen voor toekomstige planetaire missies:met name betere energiebronnen om de verkenning van het buitenste zonnestelsel mogelijk te maken, en vorderingen bij het verzamelen en opslaan van cryogene monsters van kometenijs voor een toekomstige missie voor het retourneren van monsters.

Waarom nu plannen?

Langetermijnplanning is essentieel om succes te garanderen bij toekomstige ruimtewetenschapsinspanningen. Cosmic Vision 2015-2025 is de huidige planningscyclus voor ESA's ruimtewetenschapsmissies. Het werd opgericht in 2005, en is voorafgegaan door het Horizon 2000-plan dat in 1984 werd opgesteld, en Horizon 2000 Plus, die in 1994-1995 werd opgesteld. Om deze plannen in context te plaatsen, komeet-achtervolging Rosetta en zijn lander Philae, en 'tijdmachine' Planck en astronomieobservatorium Herschel begonnen allemaal in Horizon 2000. Gaia, Lisa Pathfinder en BepiColombo zijn allemaal bedacht in Horizon 2000 Plus. Cosmic Vision-missies worden vandaag net gerealiseerd:de exoplaneetmissie die Cheops in 2019 lanceerde, en Solar Orbiter in 2020. Jupiter Icy Moons Explorer, Athena en LISA zijn allemaal grootschalige missies in het Cosmic Vision-plan. Vooral grote missies vereisen een aanzienlijke technologische ontwikkeling, wat vaak een aantal jaren duurt. Daarom, het is belangrijk om ruim van tevoren te beginnen met het definiëren van de benodigde technologie, om ervoor te zorgen dat ESA's Wetenschapsprogramma een wereldklasse, toekomstgerichte reeks missies voor toekomstige generaties.

Dus, het is tijd om verder te kijken dan Kosmische Visie, naar de periode 2035-2050 – en zelfs daarna – met het plan Reis 2050.