第 1.9 節 - 現有專案（第 2 頁）

政府專案 - 美國（續）

國防部 (DOD)

美國國防部 (DOD) 的太空專案主要由美國空軍 (USAF) 太空司令部 管理，該部門的其他部門和機構也提供了一些協助。很難全面瞭解 DOD 的太空相關專案，因為它只佔該部門總活動的一部分。2016 年 DOD 預算概覽 報告太空投資為 71 億美元（第 5-3 頁）。太空基金會 2015 年 DoD 太空預算比較 指出總額為 97.5 億美元，並附有詳細表格。然而，許多太空相關活動是保密的，並未包含在這些總數中。2012 年至 2013 年，報告的 DoD 太空支出從 275 億美元下降至 108 億美元，這一差異可能代表了保密金額。

公開已知的是，DOD 採購並運營著大量通訊、天氣、核探測、測繪和導航領域的衛星和支援發射系統。它還直接或間接地資助了大量與太空專案相關的科學研究和工程開發。間接努力的例子包括高速吸氣式推進和抗輻射電子裝置。

過去專案

彈道導彈是為軍事目的而不是太空發射而開發的。將炸彈投送到數千英里之外的要求需要達到地球軌道速度的 80% 到 90%。因此，彈道導彈可以適應太空發射，通常是透過新增或擴大上級。在 1950 年代後期到 1960 年代，許多彈道導彈都被這樣改裝。隨著太空衛星的尺寸遠遠超過核彈，這些發射器不斷被改裝，以至於其中一些不再保留任何原始部件，除了名稱。除了用於運送 DOD 航天器外，相同的發射場和運載工具經常用於非軍事發射。彈道導彈並非設計為重複使用，其價值與其打算摧毀的目標有關。因此，使用改裝的彈道導彈進行太空發射的一個不幸副作用是，它們沒有針對成本進行最佳化。事實上，昂貴的拋棄式硬體與針對成本進行最佳化正好相反。由於以前的技術和經驗是在這種環境中獲得的，後來的太空專案不得不努力克服這一歷史。

國家科學基金會 (NSF)

國家科學基金會 或 NSF 是一個獨立的聯邦機構，為所有科學和工程領域的研究提供資金，但醫學科學除外，醫學科學有自己的機構。預計從 2016 年預算請求 中獲得的資金總額為 77.2 億美元，比 2015 年增加了 3.8 億美元。他們預算中與太空相關的部分在 2014 年約為 4.6 億美元。儘管所有知識都是一個無縫的整體，並且很多知識都適用於太空專案，但某些領域目前比其他領域更直接地相關。NSF 此類別的辦公室包括

工程理事會 (ENG)

為所有工程領域的研究提供資金。這其中很多都可以應用於太空專案，因為大多數工程領域都應用於此類專案。特別感興趣的領域是

化學、生物工程、環境和運輸系統 (CBET)，資助化學、機械和航空航天主題的研究。
土木、機械和製造創新 (CMMI)，資助其標題中提到的主題以及材料設計。
電氣、通訊和網路系統 (ECCS)，資助電子、通訊、電源、網路和機器人技術。

數學和物理科學理事會 (MPS}

為天文學、化學、材料研究、數學和物理學等科學領域提供資金。這包括 天文學科 (ASD)，資助天文學研究，包括行星科學，併為一些地面天文臺提供資金或運營這些天文臺，例如 ALMA 和 LSST。天文學專案的詳細資訊是在非營利組織部分收集的，因為通常情況下，它們擁有用於儀器和研究人員的多個資金來源。

商務部 - NOAA

美國商務部的國家海洋和大氣管理局 (NOAA) 透過其 衛星和資訊服務 執行天氣和地球觀測衛星。氣象衛星位於低極地軌道和地球靜止軌道，提供不同級別的解析度和時間覆蓋範圍。NOAA 還運營著 JASON 海平面測量和 DSCOVR 太陽風衛星。2014 年，與太空相關的資金約為 21 億美元。

能源部 (DOE)

美國 能源部 是一個內閣級部門，於 1977 年成立，旨在合併美國核能和其他能源活動。它對所有形式的能源以及一些科學研究進行研究。幾乎所有太空專案都需要能量才能執行，因此其中一些研究是相關的。有關該部門當前專案和資金的詳細資訊可以在其 2017 年預算請求 中找到。他們活動的與太空相關的部分包括

能源效率和可再生能源

該辦公室對所有形式的能源供應和能源效率進行研究。2016 年的總資金為 20.7 億美元。特別感興趣的專案包括

太陽能技術 - 開發光伏和聚光式太陽能，旨在降低成本並提高效率。鑑於太陽系內部的高太陽能通量，許多太空專案將其用作主要電源。請注意，到 2016 年，地面太陽能已發展成為一個大型的全球產業，現在大部分研究和開發發生在 US 政府資金之外。
先進製造 - 參與國家制造創新網路。由於利用當地資源比從地球發射所有東西的槓桿率更高，採礦和製造業將在未來的太空專案中變得越來越重要。

核能

該辦公室專門對核能來源進行研究。2016 年的總資金為 9.86 億美元。特別感興趣的專案包括

小型模組化反應堆 - 由於質量是太空專案的一個問題，因此比陸地核電站更小的電源是可取的。一個具體的專案是Kilopower。
放射性設施管理 - 提供放射性同位素熱電發生器，用作太空任務的電源。它們是在愛達荷國家實驗室以及其他幾個能源部國家實驗室開發、建造和測試的。

科學

該辦公室資助科學研究和科學工具，以瞭解自然和促進能源安全。2016 年的總資金為 53.5 億美元。大部分工作透過國家實驗室網路進行。特別感興趣的專案包括

基礎能源科學 - 包括材料科學、工程、化學、地球科學、生物科學和大型科學使用者設施的研究。
聚變能源科學 - 支援將聚變發展為能源來源的研究。雖然太陽是一個天然的聚變反應堆，但太陽能在地下深處或遠離太陽的地方不可用，因此人工聚變在這些地方將是有用的。
核物理 - 支援對所有型別核物質的研究。這包括人工和純化的同位素，它們可以有太空應用。

ARPA-E

該機構隸屬於能源部，專注於早期能源技術，這些技術具有高潛力和高影響力，但還處於私人投資的早期階段。2016 年的總資金為 2.91 億美元。幾乎所有太空專案都需要能量才能執行，因此這項技術的改進將是有用的。

商業專案

商業太空專案是更廣泛的“航空航天和國防”商業部門的一部分。年度概覽由普華永道編制，涵蓋了整個行業。太空專案中使用的物品與該部門其他部分開發的物品之間存在相當大的重疊，而且通常同一公司會進行這兩種型別的業務。整個行業在 2014 年的全球收入為 7290 億美元。請注意，這排除了未公開的機密專案或私人專案，以及最終出現在行業最終產品中的供應商銷售額被重複計算。

衛星產業協會是美國一家為商業太空企業服務的行業協會。該協會有一份2016 年行業報告，其中指出 2015 年全球太空產業規模為 3350 億美元，其中衛星部分為 2030 億美元。後者佔全球電信收入的 9.2%。絕大多數衛星收入來自服務和地面裝置，例如衛星電視。衛星硬體製造和發射佔總收入的 218 億美元。由於 2014 年發射了 208 顆衛星，這意味著建造和發射的平均單價為 1.05 億美元。相比之下，波音客機的平均價格在 6000 萬至 3.3 億美元之間。

到目前為止，商業專案中最大的部分是通訊服務，其中消費級衛星電視是最大的單一組成部分，2014 年的收入為 950 億美元。所有其他衛星服務總計為 279 億美元。這包括衛星廣播和寬頻、商業通訊、移動語音和資料以及遙感。近年來，未公開的衛星製造平均每年約為 137.5 億美元，發射收入平均約為 52 億美元。兩者都在交付當年計算，而實際成本通常分佈在幾年內。2014 年，接收或傳送衛星訊號的地面裝置佔 580 億美元。

未來正在研發但尚未產生重大收入的商業專案包括太空旅遊、軌道採礦和能源傳輸。

非營利專案

非營利部門包括為人類的普遍利益而進行的活動，通常是在大學和研究基金會進行。目前，大多數此類太空計劃都與天文學和跨學科領域行星科學有關。天文學與太空系統有關，部分原因是它研究宇宙，即地球以外的所有太空。這也是因為地球的大氣層、重力和晝夜迴圈會干擾某些型別的儀器和觀測，因此這些觀測必須在太空中進行。個別研究人員可以自行工作，但較大的專案，例如新望遠鏡，通常是私人和政府資金的混合體。

行星科學是對繞恆星執行的天體和系統的研究。最初，它純粹是天文學的一個子集，僅限於太陽系，因為當時沒有發現其他行星系統。隨著儀器的改進和近距離觀測，我們已經從僅僅確定行星和衛星的軌道和近似大小，發展到詳細的繪圖和地質學研究。因此，行星科學現在大量借鑑了地球科學來理解這些天體的歷史和發展。近幾十年來，星周盤和系外行星已在其他恆星周圍被發現，將研究擴充套件到我們的太陽系之外。最近，首批流浪行星被發現。這些天體太小，不足以成為恆星，但沒有連線到任何恆星系統。它們要麼被從恆星系統中彈出，要麼最初形成時就是獨立的天體。

天文學專案

美國國家科學院每 10 年編制一份十年調查，概述天文學和天體物理學研究的優先事項。這是審查該領域當前和近期專案的一個良好起點。大學的其他科學和工程部門也進行與太空相關的研究，還有一些小型基金會專門從事太空研究。雖然天文學的大部分資金來自政府來源，但我們在這裡列出了所有專案，以便更好地瞭解整個領域。

天文學專案可以大致按儀器的位置和波長進行分類。位置包括地面、機載和太空。後兩者更加昂貴，但用於克服地球大氣層的干擾。電磁頻譜從長波無線電到極短的伽馬射線，並且存在覆蓋大部分或全部頻譜的儀器。儀器的位置，即天文臺，現在是該裝置觀測效果最好的地方。這通常與資助機構或使用資料的觀測人員的位置不同。

現有的天文臺數量眾多，因為即使是小型私人天文臺也能收集有用的資料。維基百科列出了天文臺和太空天文臺，後者意味著位於太空（它們都觀測太空）。以下列出了與未來太空計劃相關的幾個重要天文臺。這些主要是觀測我們自身和附近行星系統的望遠鏡。

當前專案

哈勃太空望遠鏡 - 這是最著名的望遠鏡之一，它是一個 2.4 米紫外線到紅外太空望遠鏡，於 1990 年發射，預計將執行到裝置故障或軌道衰減結束任務，這很可能在 2018 年至 2024 年之間。除了其他科學研究外，哈勃還被用於尋找和檢查外太陽系天體、系外行星和原行星盤。哈勃主要由 NASA 和 ESA 資助，科學運作由太空望遠鏡科學研究所管理。

斯皮策太空望遠鏡 - 這是一個 0.85 米紅外太空望遠鏡，於 2003 年發射。其最初的氦氣供應（用於冷卻儀器）在 2009 年耗盡，因此目前只有最短波長的儀器仍在執行。在某個時候，裝置故障將結束任務。斯皮策觀測了許多太陽系和系外天體。它由 NASA 資助。

開普勒任務 - 這是一個 0.95 米可見光太空望遠鏡，從 2009 年一直執行到 2018 年。它旨在探測圍繞其他恆星執行的行星，這些行星會從恆星前方經過（凌日）並使恆星的光線變暗。由於這種情況只發生在軌道與我們邊緣對齊的情況下，開普勒只能探測到它正在觀測方向上一小部分的行星。可以透過它能夠看到的比例來估計行星總數。開普勒由 NASA 資助和運營。在裝置出現故障後，它作為 K2 任務執行，直到 2018 年推進劑耗盡。

平流層紅外天文臺（SOFIA） - 這是一個 2.5 米紅外機載望遠鏡，安裝在一架 747 飛機上，於 2010 年首次投入使用。在其 13.7 公里的執行高度，它位於地球大氣層吸收的大部分之上。它將研究恆星和行星的形成、星際介質以及我們自身太陽系中的行星和小天體等。它由 NASA 資助 80%，由德國宇航中心（DLR）資助 20%。

阿塔卡馬大型毫米波陣列 (ALMA) - 這是一個由 66 臺 12 米和 7 米射電望遠鏡組成的陣列，它們作為一個干涉儀，將它們的訊號組合在一起，並充當一個高達 14 公里的大型單一儀器。它在 2011 年開始科學觀測，當時仍在建造中，並在 2013 年 3 月全面投入使用。它是一個通用的射電望遠鏡，工作在 0.35-10 毫米波長範圍內。它正在進行的觀測型別包括圍繞其他恆星的星周塵埃和行星系統。ALMA 由美國、歐洲和日本聯合資助，由智利托管。ALMA 網站 提供了有關該專案的更多資訊。

蓋亞天文臺 - 這是一顆空間衛星，其儀器用於測量大約十億顆恆星的精確位置、運動、亮度和光譜。它於 2013 年底發射。它可能會透過它們在母恆星中引起的擺動發現許多行星。它也有望發現並精確測量我們太陽系中許多小天體的軌道。歐洲航天局贊助了這項任務，他們的蓋亞網站 提供了有關該任務的更多詳細資訊。

凌日系外行星巡天衛星 (TESS) - 與開普勒類似，但對整個天空進行為期兩年的巡天。

雷達天文學 - 一些儀器被用來主動傳送雷達訊號並測量返回訊號。返回訊號的計時提供了極其精確的位置和詳細的形狀資訊。後者來自物體不同距離部分的計時差異，以及在物體旋轉時重複測量。訊號強度隨距離的四次方下降，因此該技術僅限於大約 500 個附近物體，主要是近地小行星。

未來專案

詹姆斯·韋伯太空望遠鏡 (JWST) - 這是一臺 6.5 米可見光到中紅外太空望遠鏡，預計將於 2018 年發射。它有許多科學目標，包括觀測系外行星、褐矮星和外太陽系天體，這些目標對空間計劃來說更為相關。儀器的視場相當窄，2x4 角分或約為地球上看到的月球面積的 1%。因此，它將進行有針對性的觀測，而不是對整個天空進行廣泛的巡天。

廣域紅外巡天望遠鏡 (WFIRST) - 這是一臺 2.4 米近紅外太空望遠鏡，擬議於 2020 年代中期發射。科學定義小組成員來自許多大學，以及幾個獨立天文臺和美國政府中心。他們在 2015 年 2 月釋出了一份最終報告，描述了科學目標和望遠鏡設計。科學目標之一是使用引力微透鏡對我們銀河系中的行星系統進行搜尋。該專案將主要由美國宇航局資助，但資料將由世界各地的天文學家使用。

三十米望遠鏡 (TMT) - 這是一臺 30 米近紫外到中紅外 (0.31 到 28 微米) 地面望遠鏡，預計將於 2022 年後完工。它將由近 500 個 1.4 米六邊形鏡面段組成，安裝在一個大型單一安裝架上，該安裝架將建在夏威夷的莫納克亞天文臺。它有許多科學目標，包括系外行星和柯伊伯帶測量。它由多個基金會、大學和國家政府聯合資助。該專案目前（2016 年）因當地抗議活動和建設許可證審批過程而延遲。

巨型麥哲倫望遠鏡 (GMT) - 這是一臺 24.5 米等效可見光和近紅外地面望遠鏡，預計將於 2021 年投入使用。它由七面 8.4 米的鏡子組成，安裝在一個大型單一安裝架上，因為這是目前可以一次製造的最大鏡子尺寸。截至 2016 年，其中一面鏡子已經完工，另外三面已經鑄造。天文臺的建設於 2015 年底在智利開始。與其他大型望遠鏡一樣，它有許多科學目標，包括對附近恆星周圍行星的成像。它目前由一組大學資助。

大型綜合巡天望遠鏡 (LSST) - 這是一臺 8.4 米可見光和近紅外地面望遠鏡，配備一臺 3200 兆畫素相機，已開始建設。LSST 建設時間表 顯示其完工日期為 2022 年初。它是一個通用巡天望遠鏡，LSST 科學手冊 估計，如果它 15% 的時間用於此目的（第 5.11.1 節），它可以在 12 年（即 2034 年）內發現 90% 大於 140 米的近地天體。

歐洲極大望遠鏡 (ELT) - 這是一臺 39 米可見光和近紅外分段地面望遠鏡，預計將於 2024 年左右投入使用。這是目前規劃的最大的光學望遠鏡。它的科學目標包括尋找系外行星。它正在由歐洲南方天文臺 建造，該天文臺由 16 個國家和一個東道國（智利）資助，望遠鏡將位於那裡。

行星科學專案

全世界大約有 80 所研究生院 提供行星科學學位並進行研究。其中一些機構透過製造儀器或提供科學家參與政府資助的行星和空間天文臺任務。另一些機構參與或執行地面天文臺，進行獨立的理論研究，或分析天文臺和任務生成的資料。