第 1.9 节 - 现有项目（第 2 页）

政府项目 - 美国（续）

国防部 (DOD)

美国国防部 (DOD) 的太空项目主要由美国空军 (USAF) 太空司令部 管理，该部门的其他部门和机构也提供了一些协助。很难全面了解 DOD 的太空相关项目，因为它只占该部门总活动的一部分。2016 年 DOD 预算概览 报告太空投资为 71 亿美元（第 5-3 页）。太空基金会 2015 年 DoD 太空预算比较 指出总额为 97.5 亿美元，并附有详细表格。然而，许多太空相关活动是保密的，并未包含在这些总数中。2012 年至 2013 年，报告的 DoD 太空支出从 275 亿美元下降至 108 亿美元，这一差异可能代表了保密金额。

公开已知的是，DOD 采购并运营着大量通信、天气、核探测、测绘和导航领域的卫星和支持发射系统。它还直接或间接地资助了大量与太空项目相关的科学研究和工程开发。间接努力的例子包括高速吸气式推进和抗辐射电子设备。

过去项目

弹道导弹是为军事目的而不是太空发射而开发的。将炸弹投送到数千英里之外的要求需要达到地球轨道速度的 80% 到 90%。因此，弹道导弹可以适应太空发射，通常是通过添加或扩大上级。在 1950 年代后期到 1960 年代，许多弹道导弹都被这样改装。随着太空卫星的尺寸远远超过核弹，这些发射器不断被改装，以至于其中一些不再保留任何原始部件，除了名称。除了用于运送 DOD 航天器外，相同的发射场和运载工具经常用于非军事发射。弹道导弹并非设计为重复使用，其价值与其打算摧毁的目标有关。因此，使用改装的弹道导弹进行太空发射的一个不幸副作用是，它们没有针对成本进行优化。事实上，昂贵的抛弃式硬件与针对成本进行优化正好相反。由于以前的技术和经验是在这种环境中获得的，后来的太空项目不得不努力克服这一历史。

国家科学基金会 (NSF)

国家科学基金会 或 NSF 是一个独立的联邦机构，为所有科学和工程领域的研究提供资金，但医学科学除外，医学科学有自己的机构。预计从 2016 年预算请求 中获得的资金总额为 77.2 亿美元，比 2015 年增加了 3.8 亿美元。他们预算中与太空相关的部分在 2014 年约为 4.6 亿美元。尽管所有知识都是一个无缝的整体，并且很多知识都适用于太空项目，但某些领域目前比其他领域更直接地相关。NSF 此类别的办公室包括

工程理事会 (ENG)

为所有工程领域的研究提供资金。这其中很多都可以应用于太空项目，因为大多数工程领域都应用于此类项目。特别感兴趣的领域是

化学、生物工程、环境和运输系统 (CBET)，资助化学、机械和航空航天主题的研究。
土木、机械和制造创新 (CMMI)，资助其标题中提到的主题以及材料设计。
电气、通信和网络系统 (ECCS)，资助电子、通信、电源、网络和机器人技术。

数学和物理科学理事会 (MPS}

为天文学、化学、材料研究、数学和物理学等科学领域提供资金。这包括 天文学科 (ASD)，资助天文学研究，包括行星科学，并为一些地面天文台提供资金或运营这些天文台，例如 ALMA 和 LSST。天文学项目的详细信息是在非营利组织部分收集的，因为通常情况下，它们拥有用于仪器和研究人员的多个资金来源。

商务部 - NOAA

美国商务部的国家海洋和大气管理局 (NOAA) 通过其 卫星和信息服务 运行天气和地球观测卫星。气象卫星位于低极地轨道和地球静止轨道，提供不同级别的分辨率和时间覆盖范围。NOAA 还运营着 JASON 海平面测量和 DSCOVR 太阳风卫星。2014 年，与太空相关的资金约为 21 亿美元。

能源部 (DOE)

美国 能源部 是一个内阁级部门，于 1977 年成立，旨在合并美国核能和其他能源活动。它对所有形式的能源以及一些科学研究进行研究。几乎所有太空项目都需要能量才能运行，因此其中一些研究是相关的。有关该部门当前项目和资金的详细信息可以在其 2017 年预算请求 中找到。他们活动的与太空相关的部分包括

能源效率和可再生能源

该办公室对所有形式的能源供应和能源效率进行研究。2016 年的总资金为 20.7 亿美元。特别感兴趣的项目包括

太阳能技术 - 开发光伏和聚光式太阳能，旨在降低成本并提高效率。鉴于太阳系内部的高太阳能通量，许多太空项目将其用作主要电源。请注意，到 2016 年，地面太阳能已发展成为一个大型的全球产业，现在大部分研究和开发发生在 US 政府资金之外。
先进制造 - 参与国家制造创新网络。由于利用当地资源比从地球发射所有东西的杠杆率更高，采矿和制造业将在未来的太空项目中变得越来越重要。

核能

该办公室专门对核能来源进行研究。2016 年的总资金为 9.86 亿美元。特别感兴趣的项目包括

小型模块化反应堆 - 由于质量是太空项目的一个问题，因此比陆地核电站更小的电源是可取的。一个具体的项目是Kilopower。
放射性设施管理 - 提供放射性同位素热电发生器，用作太空任务的电源。它们是在爱达荷国家实验室以及其他几个能源部国家实验室开发、建造和测试的。

科学

该办公室资助科学研究和科学工具，以了解自然和促进能源安全。2016 年的总资金为 53.5 亿美元。大部分工作通过国家实验室网络进行。特别感兴趣的项目包括

基础能源科学 - 包括材料科学、工程、化学、地球科学、生物科学和大型科学用户设施的研究。
聚变能源科学 - 支持将聚变发展为能源来源的研究。虽然太阳是一个天然的聚变反应堆，但太阳能在地下深处或远离太阳的地方不可用，因此人工聚变在这些地方将是有用的。
核物理 - 支持对所有类型核物质的研究。这包括人工和纯化的同位素，它们可以有太空应用。

ARPA-E

该机构隶属于能源部，专注于早期能源技术，这些技术具有高潜力和高影响力，但还处于私人投资的早期阶段。2016 年的总资金为 2.91 亿美元。几乎所有太空项目都需要能量才能运行，因此这项技术的改进将是有用的。

商业项目

商业太空项目是更广泛的“航空航天和国防”商业部门的一部分。年度概览由普华永道编制，涵盖了整个行业。太空项目中使用的物品与该部门其他部分开发的物品之间存在相当大的重叠，而且通常同一公司会进行这两种类型的业务。整个行业在 2014 年的全球收入为 7290 亿美元。请注意，这排除了未公开的机密项目或私人项目，以及最终出现在行业最终产品中的供应商销售额被重复计算。

卫星产业协会是美国一家为商业太空企业服务的行业协会。该协会有一份2016 年行业报告，其中指出 2015 年全球太空产业规模为 3350 亿美元，其中卫星部分为 2030 亿美元。后者占全球电信收入的 9.2%。绝大多数卫星收入来自服务和地面设备，例如卫星电视。卫星硬件制造和发射占总收入的 218 亿美元。由于 2014 年发射了 208 颗卫星，这意味着建造和发射的平均单价为 1.05 亿美元。相比之下，波音客机的平均价格在 6000 万至 3.3 亿美元之间。

到目前为止，商业项目中最大的部分是通信服务，其中消费级卫星电视是最大的单一组成部分，2014 年的收入为 950 亿美元。所有其他卫星服务总计为 279 亿美元。这包括卫星广播和宽带、商业通信、移动语音和数据以及遥感。近年来，未公开的卫星制造平均每年约为 137.5 亿美元，发射收入平均约为 52 亿美元。两者都在交付当年计算，而实际成本通常分布在几年内。2014 年，接收或发送卫星信号的地面设备占 580 亿美元。

未来正在研发但尚未产生重大收入的商业项目包括太空旅游、轨道采矿和能源传输。

非营利项目

非营利部门包括为人类的普遍利益而进行的活动，通常是在大学和研究基金会进行。目前，大多数此类太空计划都与天文学和跨学科领域行星科学有关。天文学与太空系统有关，部分原因是它研究宇宙，即地球以外的所有太空。这也是因为地球的大气层、重力和昼夜循环会干扰某些类型的仪器和观测，因此这些观测必须在太空中进行。个别研究人员可以自行工作，但较大的项目，例如新望远镜，通常是私人和政府资金的混合体。

行星科学是对绕恒星运行的天体和系统的研究。最初，它纯粹是天文学的一个子集，仅限于太阳系，因为当时没有发现其他行星系统。随着仪器的改进和近距离观测，我们已经从仅仅确定行星和卫星的轨道和近似大小，发展到详细的绘图和地质学研究。因此，行星科学现在大量借鉴了地球科学来理解这些天体的历史和发展。近几十年来，星周盘和系外行星已在其他恒星周围被发现，将研究扩展到我们的太阳系之外。最近，首批流浪行星被发现。这些天体太小，不足以成为恒星，但没有连接到任何恒星系统。它们要么被从恒星系统中弹出，要么最初形成时就是独立的天体。

天文学项目

美国国家科学院每 10 年编制一份十年调查，概述天文学和天体物理学研究的优先事项。这是审查该领域当前和近期项目的一个良好起点。大学的其他科学和工程部门也进行与太空相关的研究，还有一些小型基金会专门从事太空研究。虽然天文学的大部分资金来自政府来源，但我们在这里列出了所有项目，以便更好地了解整个领域。

天文学项目可以大致按仪器的位置和波长进行分类。位置包括地面、机载和太空。后两者更加昂贵，但用于克服地球大气层的干扰。电磁频谱从长波无线电到极短的伽马射线，并且存在覆盖大部分或全部频谱的仪器。仪器的位置，即天文台，现在是该设备观测效果最好的地方。这通常与资助机构或使用数据的观测人员的位置不同。

现有的天文台数量众多，因为即使是小型私人天文台也能收集有用的数据。维基百科列出了天文台和太空天文台，后者意味着位于太空（它们都观测太空）。以下列出了与未来太空计划相关的几个重要天文台。这些主要是观测我们自身和附近行星系统的望远镜。

当前项目

哈勃太空望远镜 - 这是最著名的望远镜之一，它是一个 2.4 米紫外线到红外太空望远镜，于 1990 年发射，预计将运行到设备故障或轨道衰减结束任务，这很可能在 2018 年至 2024 年之间。除了其他科学研究外，哈勃还被用于寻找和检查外太阳系天体、系外行星和原行星盘。哈勃主要由 NASA 和 ESA 资助，科学运作由太空望远镜科学研究所管理。

斯皮策太空望远镜 - 这是一个 0.85 米红外太空望远镜，于 2003 年发射。其最初的氦气供应（用于冷却仪器）在 2009 年耗尽，因此目前只有最短波长的仪器仍在运行。在某个时候，设备故障将结束任务。斯皮策观测了许多太阳系和系外天体。它由 NASA 资助。

开普勒任务 - 这是一个 0.95 米可见光太空望远镜，从 2009 年一直运行到 2018 年。它旨在探测围绕其他恒星运行的行星，这些行星会从恒星前方经过（凌日）并使恒星的光线变暗。由于这种情况只发生在轨道与我们边缘对齐的情况下，开普勒只能探测到它正在观测方向上一小部分的行星。可以通过它能够看到的比例来估计行星总数。开普勒由 NASA 资助和运营。在设备出现故障后，它作为 K2 任务运行，直到 2018 年推进剂耗尽。

平流层红外天文台（SOFIA） - 这是一个 2.5 米红外机载望远镜，安装在一架 747 飞机上，于 2010 年首次投入使用。在其 13.7 公里的运行高度，它位于地球大气层吸收的大部分之上。它将研究恒星和行星的形成、星际介质以及我们自身太阳系中的行星和小天体等。它由 NASA 资助 80%，由德国宇航中心（DLR）资助 20%。

阿塔卡马大型毫米波阵列 (ALMA) - 这是一个由 66 台 12 米和 7 米射电望远镜组成的阵列，它们作为一个干涉仪，将它们的信号组合在一起，并充当一个高达 14 公里的大型单一仪器。它在 2011 年开始科学观测，当时仍在建造中，并在 2013 年 3 月全面投入使用。它是一个通用的射电望远镜，工作在 0.35-10 毫米波长范围内。它正在进行的观测类型包括围绕其他恒星的星周尘埃和行星系统。ALMA 由美国、欧洲和日本联合资助，由智利托管。ALMA 网站 提供了有关该项目的更多信息。

盖亚天文台 - 这是一颗空间卫星，其仪器用于测量大约十亿颗恒星的精确位置、运动、亮度和光谱。它于 2013 年底发射。它可能会通过它们在母恒星中引起的摆动发现许多行星。它也有望发现并精确测量我们太阳系中许多小天体的轨道。欧洲航天局赞助了这项任务，他们的盖亚网站 提供了有关该任务的更多详细信息。

凌日系外行星巡天卫星 (TESS) - 与开普勒类似，但对整个天空进行为期两年的巡天。

雷达天文学 - 一些仪器被用来主动发送雷达信号并测量返回信号。返回信号的计时提供了极其精确的位置和详细的形状信息。后者来自物体不同距离部分的计时差异，以及在物体旋转时重复测量。信号强度随距离的四次方下降，因此该技术仅限于大约 500 个附近物体，主要是近地小行星。

未来项目

詹姆斯·韦伯太空望远镜 (JWST) - 这是一台 6.5 米可见光到中红外太空望远镜，预计将于 2018 年发射。它有许多科学目标，包括观测系外行星、褐矮星和外太阳系天体，这些目标对空间计划来说更为相关。仪器的视场相当窄，2x4 角分或约为地球上看到的月球面积的 1%。因此，它将进行有针对性的观测，而不是对整个天空进行广泛的巡天。

广域红外巡天望远镜 (WFIRST) - 这是一台 2.4 米近红外太空望远镜，拟议于 2020 年代中期发射。科学定义小组成员来自许多大学，以及几个独立天文台和美国政府中心。他们在 2015 年 2 月发布了一份最终报告，描述了科学目标和望远镜设计。科学目标之一是使用引力微透镜对我们银河系中的行星系统进行搜索。该项目将主要由美国宇航局资助，但数据将由世界各地的天文学家使用。

三十米望远镜 (TMT) - 这是一台 30 米近紫外到中红外 (0.31 到 28 微米) 地面望远镜，预计将于 2022 年后完工。它将由近 500 个 1.4 米六边形镜面段组成，安装在一个大型单一安装架上，该安装架将建在夏威夷的莫纳克亚天文台。它有许多科学目标，包括系外行星和柯伊伯带测量。它由多个基金会、大学和国家政府联合资助。该项目目前（2016 年）因当地抗议活动和建设许可证审批过程而延迟。

巨型麦哲伦望远镜 (GMT) - 这是一台 24.5 米等效可见光和近红外地面望远镜，预计将于 2021 年投入使用。它由七面 8.4 米的镜子组成，安装在一个大型单一安装架上，因为这是目前可以一次制造的最大镜子尺寸。截至 2016 年，其中一面镜子已经完工，另外三面已经铸造。天文台的建设于 2015 年底在智利开始。与其他大型望远镜一样，它有许多科学目标，包括对附近恒星周围行星的成像。它目前由一组大学资助。

大型综合巡天望远镜 (LSST) - 这是一台 8.4 米可见光和近红外地面望远镜，配备一台 3200 兆像素相机，已开始建设。LSST 建设时间表 显示其完工日期为 2022 年初。它是一个通用巡天望远镜，LSST 科学手册 估计，如果它 15% 的时间用于此目的（第 5.11.1 节），它可以在 12 年（即 2034 年）内发现 90% 大于 140 米的近地天体。

欧洲极大望远镜 (ELT) - 这是一台 39 米可见光和近红外分段地面望远镜，预计将于 2024 年左右投入使用。这是目前规划的最大的光学望远镜。它的科学目标包括寻找系外行星。它正在由欧洲南方天文台 建造，该天文台由 16 个国家和一个东道国（智利）资助，望远镜将位于那里。

行星科学项目

全世界大约有 80 所研究生院 提供行星科学学位并进行研究。其中一些机构通过制造仪器或提供科学家参与政府资助的行星和空间天文台任务。另一些机构参与或运行地面天文台，进行独立的理论研究，或分析天文台和任务生成的数据。