巴布罗·索布龙, SETI研究所 本提案探讨了一种新型勘察航天器，该航天器利用拉曼光谱在高速飞掠期间从轨道上绘制矿物图，不需要着陆、样本返回或延长停留。如果可行，这一概念将使NASA能够评估月球上的冰和钛铁矿、在小行星上的矿石含量，以及在火星卫星上的挥发性矿物——所有这些都可以通过一台300公斤的航天器实现。这一能力满足了NASA在可持续月球存在、小行星资源评估和火星后勤方面的长期目标，通过回答一个关键的操作问题：这些材料到底是什么？主要目标是确定拉曼光谱技术——一种通过分子指纹识别矿物的技术——是否可以在飞掠或轨道弧形中从数十公里外操作。迄今为止，行星拉曼仅能在探测器侧几米外使用。从30-50公里的距离进行拉曼光谱将为行星科学和空间资源绘图开启一个新领域，提供被动反射或中子方法无法实现的成分特异性。参考任务概念使用单一的太阳电推力航天器进行三次勘察： (1) 月球的50公里极地轨道上绘制冰和钛铁矿； (2) 近地小行星的30公里飞掠，以识别硅酸盐、金属和有机物； (3) 在火卫一或火卫二进行30-50公里的轨道，以检测挥发性丰富的相，以告知火星任务的后勤。在每个阶段，高能脉冲激光、时间门控光子计数探测器和辐射级光束控制系统隔离来自行星表面的拉曼信号。没有现有的传感器或任务分类可以执行此功能。为了确定可行性，这项NIAC第一阶段研究回答了三个核心问题：(1) 是否可以在50公里处以足够的信噪比检测关键矿物拉曼谱线？ (2) 在快速飞掠过程中，光束指向和拖尾能否稳定，以允许在停留时间内进行积分？ (3) 一台具备现实推力、能源和姿态控制系统的300公斤航天器，是否能够全面覆盖所有三个目的地的任务架构？方法包括基于已知拉曼散射截面的首要原则光子建模、航天器抖动分析以及使用NASA标准任务规划工具的轨迹设计。研究分为三个技术工作包，再加上综合与报告。灵敏度分析和决策门的设置，旨在确定光子返回或指向控制的变化如何影响整体任务的可行性。每个阶段都探索替代架构，包括较低的飞掠高度和不同的推进方案。研究团队结合了在拉曼仪器、空间激光雷达和任务设计方面的深厚专业知识。项目负责人索布龙曾主导过120米范围的拉曼系统，并参与了火星上的SuperCam和SHERLOC项目。共同研究员李和来自NASA戈达德的合作者余拥有ICESat-2等轨道激光系统的直接经验。共同研究员卡塞尔在NASA艾姆斯领导早期任务设计，并拥有之前的NIAC经验。该团队得到了SETI和商业合作伙伴OffWorld的支持。如果成功，这项工作将定义轨道拉曼矿物检测的第一种架构，并证明在不着陆的情况下实现高分辨率分子绘图是可能的。即使部分成功，也将为遥感物理学建立新边界，提供经过验证的模型，并支持NASA在阿尔忒弥斯选址、小行星采矿和火星在地资源利用规划方面的未来决策。该架构使得一种成本效益高的探索者级别模板成为可能，最终可能扩展到一支内太阳系侦察舰队，为行星探测带来类似于Landsat的矿物情报。2026年选择。