發現計劃

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發現計劃網站標題(2016年1月) [1]
「露西號」和「靈神星號」任務說明
發現計劃的會合-舒梅克號任務看到的小行星厄洛斯的風化層

發現計劃（英語：Discovery Program）是由美國國家航空暨太空總署（NASA）通過其行星任務計劃辦公室資助的一系列太陽系探索任務，其目的是以「低廉的成本、公眾的智慧，完成眾多的太空探索任務」。每項發現級任務都有一個成本上限，其水平低於美國宇航局的新疆界計劃或旗艦任務。因此，發現級任務更側重於特定的科學目標，而非服務於一般目的。

「發現計劃」設立於1990年，旨在落實時任美國宇航局局長丹尼爾·索爾·戈爾丁(Daniel S.Goldin)提出的「更快、更好、更經濟」[2]的行星探索任務政策。傳統的美國宇航局計劃都是先確定任務目標，然後尋找投標者來建造和運行它們。與此不同，發現級任務是通過徵集所有科研方案建議，並通過競爭性同行評審來進行選擇。選定的任務由一位被稱為「首席研究員」(PI)的科學家領導，提案團隊可包括來自工業界、小企業、大學或政府實驗室等各類人員。

「發現」計劃還包括「機會」任務，即為美國參與其他太空機構運營的太空飛行器提供資金(如捐贈探測設備等)，還可重新利用現有的美國宇航局太空飛行器進行新的任務。

截至2021年，最新選定的發現級任務是維塔斯號及達文西+，這是該計劃第十五及第十六次任務。

歷史

1989年，美國航天局太陽系探索部門開始為2000年前的太陽系探索制定新的戰略，包括成立一個小型任務規劃小組，由該小組對潛在的任務進行快速研究，優選出符合成本較低，比現有計劃能更快解決重點科學問題的任務[3]，並在1990年由美國宇航局作出資金安排，這種新的計劃被稱作「發現」級任務。

該小組評估了一些可通過低成本來實施的任務概念，選擇「會合-舒梅克號」作為第一個任務[3]。

會合舒梅克號成為於1996年2月17日發射的首個發現計劃任務[3]， 第二個任務則為搭載了「旅居者號」火星車前往火星的火星探路者號，於1996年12月4日發射[3]。

任務

小行星253梅西爾德
火星探路者拍攝的照片
愛神星厄洛斯自轉的視頻

獨立任務

信使號拍攝的水星肖洛姆-阿萊漢姆撞擊坑的坑窪地表。[4]
正在裝配中的洞察號著陸器(2015年4月，美國宇航局)
獨立的發現計劃任務
序號 名稱 目標 發射時間 運載火箭 發射質量 首次探測 狀態 首席研究員 成本
百萬美元

 

1 會合舒梅克號 厄洛斯(著陸器)，253梅西爾德 1996年2月17日 德爾塔II型
7925-8 		800千克(1800磅) 1997年6月 2001年完成 安得烈·陳
(APL)[5] 		224
(2000年)[6]
近地小行星交會-舒梅克(以尤金·舒梅克命名)於1997年6月27日第一次飛越小行星梅西爾德，並在1998年飛越地球。2000年2月14日第二次進入小行星厄洛斯軌道之前，它曾在1998年飛越過該小行星。經過一年的軌道觀測，該探測器於2001年2月降落在小行星上，令人驚訝的是，它以持續低於2米/秒的速度成功著陸，成為首艘軟著陸在小行星上的探測器。直到2001年2月28日前，探測器一直在發回信號，最後一次嘗試與飛船通信是在2002年12月10日。 
2 火星探路者 火星(探測車) 1996年12月4日 德爾塔II型
7925 		890千克(1960磅) 1997年7月4日 1998年完成 約瑟夫·博伊斯
(JPL) 		265
(1998年)[7]
該探測器在火星全球探勘者號升空一個月後發射，進入火星大氣層後，高超音速太空艙釋放了含降落傘和安全氣囊在內的複雜著陸系統，以14米/秒的速度撞擊火星表面。著陸器於1997年7月4日在火星阿瑞斯谷表面部署了一輛10.5千克的「旅居者火星車」，從而成為首輛在地月系統之外運行的探測車。它攜帶了一系列科學儀器來分析火星的大氣、氣候、地質以及岩石和土壤成分，完成了最初和延長的任務。80多天後，於1997年9月27日發回了最後一次信號，該任務於1998年3月10日終止。
3   月球探勘者 月球 1998年1月7日 雅麗娜II型
恆星-3700S  		296千克(653磅) 1998年1月16日 1999年完成 阿蘭·賓德爾
(月球研究所)[8] 		63
(1998年)[9]
一艘測量月球磁場和重力場、探測極地冰床在內的礦物特徵以及對月球釋氣事件進行研究的月球軌道飛行器。經過初步測繪，它於1月16日抵達預定的月球主軌道。在這一軌道上的主要任務持續了一年，直到1999年1月28日，隨後在更低軌道上延長了半年任務，以便獲得更高的解析度。1999年7月31日，它被設定撞擊在月球南極附近的舒梅克環形山，希望產生可從地球上觀測到的水汽噴流。[10][11][8]
4 星塵號 威爾特2號/81P彗星 (樣本收集)，安妮·法蘭克小行星、坦普爾1號彗星 1999年2月7日 德爾塔II型
7426-9.5 		 391千克(862磅) 2002年11月2日 2011年完成 唐納德·尤金 ·布朗利
(華盛頓大學) 		200
(2011年)[12]
收集威爾特2號慧星核的星際塵埃和塵埃粒子以帶回地球研究的任務。該探測器飛越地球後，於2002年11月飛過安妮·法蘭克小行星。在2004年1月威爾德2號彗星飛過後，樣品收集板收集了彗發的塵埃顆粒樣品。接下來，樣品返回艙與探測器分離，並於2006年1月15日返回地球。現該返回艙展出在華盛頓特區的美國國家航空航天博物館。全世界的科學家正在研究彗星塵埃樣本，而民間科研愛好者則可通過」星塵@家「(Stardust@home)查看星際塵埃碎片。2014年，科學家們宣布鑑定出了可能的星際塵埃粒子。同時，為避免重返大氣層，太空飛行器轉而飛向坦普爾1號彗星，作為坦普爾1號彗星新探測(NExT)擴展部分任務，去觀察了「深度撞擊」後留下的隕石坑。2011年3月24日，「星塵號」進行了最後一次點火，耗盡了所剩的燃料[13]。
5 起源號 太陽風(位於日-地間拉格朗日點1處收集) 2001年8月8日 德爾塔II型
7326 		49千克(1089磅)淨重 2001年12月3日 2004年完成 唐納德·伯內特
(加州理工)[14] 		209
(2004年)[14]
收集太陽風帶電粒子並返回地球分析的任務。2001年11月16日抵達拉格朗日點1軌道後，從2001到2004年間收集了850天的太陽風。2004年4月22日離開利薩如軌道並開始返回地球，但2004年9月8日，樣品返回艙降落傘未能打開，返回艙墜入猶他州沙漠。然而，太陽風樣本被搶救出來，並仍可供研究。儘管是硬著陸，「起源號」已達到或預期達到所有基本科學目標。
6 輪廓號 恩克彗星、施瓦斯曼-瓦赫曼3號彗星 2002年7月3日 德爾塔II型 742
[星-30BP] 		398千克(877磅) — 發射後解體 約瑟夫·維弗卡
(康奈爾大學)[15] 		154
(1997年)[16]
彗核之旅(CONTOUR)是一次發射失敗的彗星研究任務，2002年8月15日，在執行完一次原定的機動動作後，該艘太空飛行器失去了蹤跡，這次機動的目的是要把它從地球軌道推往追逐彗星的太陽軌道上。調查委員會的結論是，可能的原因是Star-30固體火箭發動機噴出的尾流加熱導致太空飛行器出現結構故障[3][17]。隨後的調查顯示，它至少分裂成三部分，原因很可能是火箭發動機在將它從地球軌道推入太陽軌道的燃燒過程中出現的結構性故障。
7 信使號 水星、金星 2004年8月3日 德爾塔II型
7925H-9.5 		110千克(2443磅) 2005年8月 2015年完成 西恩·所羅門
(APL)[18] 		450
(2015)[19]
信使號為英語「水星表面、空間環境、地球化學和測距」的首字母縮寫，是首次對水星進行的軌道研究。它的科學目標是提供整個行星的首張圖像，並收集有關水星地殼的構成與結構、地質史、稀薄大氣層和活躍磁層的性質以及其內核和極地物質組成的詳細信息，這是繼1975年水手10號之後第二艘飛越水星的太空飛行器。在經一次地球、兩次金星和三次水星飛越後，最終在2011年3月18日進入環水星運行的軌道。主要科學任務於2011年4月4日開始，一直持續到2012年3月17日，2013年3月6日在完成了100%

水星測繪後，又於2013年3月17日完成了為期一年的擴展性任務，在經兩次延期任務後，探測器推進劑耗盡，於2015年4月30日脫離軌道[20][18]。

8 深度撞擊 坦普爾1號彗星(撞擊器)、103P/哈特雷2號彗星 2005年1月12日 德爾塔II型
7925 		650千克(1430磅) 2005年4月25日 2013年完成 麥可·弗蘭西斯·阿赫恩
(馬里蘭大學學院市分校)[21] 		330
(2005年)[22]
2005年7月3日，該探測器將一個350公斤重的撞擊物投放到坦普爾1號彗星軌道上。撞擊發生在2005年7月4日，釋放出相當於4.7噸梯恩梯炸藥的爆炸當量。數座天基觀測站都觀測到了撞擊噴流。2007年星塵號新探測(NExT)任務測定出形成了一座直徑為150米(490英尺)的隕石坑。在成功完成任務後，探測器被置於休眠狀態，然後重新激活，執行另一個名為埃波西的新任務。2010年11月4日，它飛越哈特雷2號彗星[21]；2012年和2013年，分別對傑拉德彗星(C/2009 P1)和艾森彗星進行了遠距離觀測。2013年8月失聯，後來歸因於類似千禧年漏洞的錯誤。
9 黎明號 灶神星、穀神星  2007年9月27日7 德爾塔II型
7925H 		 1218千克(2443磅) 2011年5月3日 2018完成 克里斯多福·托·拉塞爾(UCLA)[23] 472
(2015年)[24]
「黎明號」是首艘先後環繞兩顆地外天體運行的太空飛行器，這兩個天體為小行星帶中質量最大的原行星灶神星和矮行星穀神星。此次任務是通過高效的太陽能離子推進器實現的，在脫離地球軌道後，整個任務過程僅需425千克氙。2009年飛掠火星後，它於2011年7月16日進入灶神星軌道，2011年12月8日進入最低的灶神星軌道，在執行了為期一年的灶神星探測任務後，2012年9月5日離開軌道。2015年3月6日，它進入穀神星軌道，從而成為首艘到訪矮行星的太空飛行器。2015年12月16日開始進入最低軌道，並於2016年6月被批准執行延長飛行任務[25][26]。2017年10月19日，美國航天局宣布，任務將延長至聯氨燃料耗盡，這一時刻將發生在2018年11月1日。目前該太空飛行器正處於環穀神星不受控制的軌道上。
10 克卜勒太空望遠鏡 凌日法調查系外行星 2009年3月7日 德爾塔II型
7925-10L 		1052千克(2319磅) 2009年5月12日  2018年完成 威廉·博魯茨基
(艾姆斯研究中心) 		640
(2009年)[27]
一架以約翰內斯·克卜勒命名的空間望遠鏡，位於以日心為中心的地球跟蹤軌道上，其任務是探索系外行星系統的結構和多樣性，特別針對太陽系外環恆星軌道上地球般大小行星的探測[28]，2010年1月首次宣布發現到系外行星。該探測器最初計劃運行壽命為3.5年，但9年後仍可以使用，包括一項"K2"「第二燈」的擴展任務。截止2015年，該望遠鏡已探測到2300多顆已被確認的行星[29][30]，包括熱木星、超級地球、環聯星運轉行星和位於其宿主恆星宜居帶上的行星。此外，「克卜勒太空望遠鏡」還探測到超過3600顆未經確認的候選行星[31][32]以及2000多顆交食雙星[32]，該望遠鏡將在燃料耗盡後的2018年10月30日退役[33]。
11 聖杯號 月球 2011年9月10日 德爾塔II型
7920H-10C 		307千克(677磅) 2012年3月7日 2012完成 瑪莉亞·朱貝
(麻省理工學院) 		496
(2011)[34]
重力重建和內部實驗室(英語首字母縮寫為」聖杯號「)提供了可確定月球內部結構的高品質引力場地圖[35]。聖杯號發射後不久，先後釋放了兩顆小型探測器「聖杯A(退潮)」和「聖杯B(漲流)」，並分別於2011年12月31日和2012年1月1日進入月球軌道，初步探測階段於2012年5月完成。在任務延長階段後，這兩顆探測器於2012年12月17日撞擊到月球。MoonKAM(中學生獲得月球知識)是該任務的一項與教育有關的子項目和手段。[36]
12 洞察號 火星(著陸器) 2018年5月5日 宇宙神5型
(401) 		721千克(1590磅) 2018年11月 可操作 布魯斯·班納特
(噴氣推進實驗室) 		830
(2016年)[37]
這是一架重約358千克的著陸器，再次使用了火星鳳凰著陸器技術，通過地震勘探、大地測量和熱量傳導(英文首字母縮寫即為「洞察號」)等手段探測火星內部，以研究火星的內部結構和組成，進一步加深對類地行星形成和演化的理解[38]。它的發射時間從2016年被推遲到2018年5月[39]，2018年11月26日，該著陸器成功降陸在距離好奇號火星車約600公里(370英里)的地方[40]
13 露西號 特洛伊小行星 2021年10月 宇宙神5型
401[41] 		2025年  開發中 哈羅德·利維森
(美國西南研究院) 		450[42] + 148[43]
該探測器以人類祖先「露西」之名命名，將巡遊木星的6顆特洛伊小行星，以更好地了解太陽系的形成和演化[44]。按計劃露西號於2021年發射[45]，2027年到達木星軌道前方(L4)的特洛伊星雲，探訪小行星「3548歐律巴忒斯」(及它的衛星)、「15094波呂墨勒」(15094 Polymele)、「11351琉科斯」(11351 Leucus)和「21900奧魯斯」(21900 Orus)。在飛掠一次地球後，「露西號」還將於2033年抵達木星軌道後方(L5)的特洛伊星雲，探訪帕特洛克勒斯-梅諾埃修斯雙星。它也將在2025年飛過主小行星帶內的小行星「52246唐納德約翰森」(52246 Donaldjohanson)。
14 靈神星 靈神星 2022年7月 獵鷹重型火箭 2608千克 2026 開發中 林迪·埃爾金斯-坦頓
(亞利桑那州立大學) 		450[42]+ 117[43]
「靈神星軌道飛行器」將前往研究小行星靈神星，這是小行星帶中質量最大的金屬型小行星，被認為是原行星裸露的鐵質內核[46]。該探測器計劃於202 2年發射[47]，將攜帶一台成像儀、一具磁強計和一台伽馬射線光譜儀。

機會任務

通過捐贈科學儀器或設備硬體資金，或為太空飛行器的任務擴展出資，提供了參與非美國宇航局任務的機會。

任務時間表

歐羅巴快船木星冰月探測器雙小行星改道測試蜻蜓號OSIRIS-REx朱諾號新視野號達文西號探測器真相號任務火星衛星探測器#探測設備靈神星軌道器露西號貝皮可倫坡洞察號火星探測器月球勘測軌道飛行器重力回溯及內部結構實驗室克卜勒太空望遠鏡月球礦物測繪儀曙光號星塵號EPOXI深度撞擊號信使號火星快車號輪廓號起源號星塵號月球探勘者火星探路者會合-舒梅克號

提案和概念

月球取樣返回太空飛行器可能的結構
「信使號」拍攝的水星圖像

無論資金何時到位，都有一個甄選過程，其中可能有多達二十多項概念任務參與競選。這些任務有時會進一步成熟，並在另一次評選或計劃中重新提出[54]，這方面的典型案例是「聚斯-尤里」任務，它曾被勝出的星塵號任務取代，但最終作為起源號發射[54]，而在新疆界計劃中，一項類似「木星內部探測」(INSIDE)但內容更廣泛的任務被作為朱諾號入選。因此，一些設想後來成為實際執行的任務，或者以類似概念最終在另一類任務中得以實現。下表結合了以前和當前的提案。

發現級任務建議的其他示例包括：

聚焦火星

火星間歇泉跳躍者將通過軌道飛行器拍攝研究火星上的「蜘蛛」特徵。圖像範圍：方圓1公里(0.62英里)
  • 帕斯卡(Pascal)，一項火星氣候網任務[64]。
  • 穆迪 (MUADEE-「火星高層大氣層動力、能量及演化」英文首字母縮寫)[65] (類型於火星偵察計劃的馬文號任務)。
  • 火衛一探測器(Phobos Surveyo)為探索火星的衛星—火衛一的軌道器任務概念，它還將釋放一輛適用於火衛一低重力環境的特殊漫遊車。
  • 帕克羅斯(PCROSS)，基於洛克羅斯，但是探索火衛一福玻斯的任務[66]。 
  • 梅林號(Merlin)的任務是要在火星的衛星得摩斯上釋放一台著陸器[67]。
  • 火星衛星多次登陸任務(M4)，將在火衛一和火衛二上進行多次登陸[68]。
  • 霍爾(Hall)是火衛一和火衛二取樣返回任務[69]。
  • 阿拉丁(Aladdin)是一項發現級火衛一和火衛二取樣返回任務[70]，為1999年「發現計劃」評選的最終入圍者，計劃於2001年發射，2006年之前取回樣品[71]。樣本採集方法是向衛星發射一顆彈丸，然後由飛過的太空飛行器收集噴出物[71]。
  • 火星間歇泉跳躍者(Mars Geyser Hopper)是一艘著陸器，它將研究火星春季期間在南極附近地區發現的二氧化碳間歇泉[72][73]。
  • 魔術(MAGIC-「厘米級火星地質科學成像」英文首字母縮寫)是一艘軌道飛行器，它能提供5–10厘米/像素的火星表面圖像，使特徵的解析度達到20–40厘米[74]。
  • 紅龍號是一艘著陸器並取樣返回[75]。

聚集月球

  • 月升號，從月球南極-艾托肯盆地取樣返回，目前尚沒有任何地質模型能充分解釋該地區的所有特徵和重大分歧[76]。
  • 埃科蒙(EXOMOON)，登月「實地」調查[77]
  • 普索略(PSOLHO)，利用月球掩星來尋找系外行星[78]。
  • 露內特(Lunette)，月球著陸器[79]
  • 月球雙著陸器(Twin Lunar Lander)，一項探索月球地質物理的任務[80]。

 

金星聯合探測器任務包括在1999年向金星發射16台大氣層探測器[81]

聚集金星

  • 金星聯合探測器(Venus Multiprobe)計劃於1999年發射，它將向金星投放16台大氣層探測器，然後緩慢降落到金星表面，測量壓力和溫度[54]。
  • 維斯珀(Vesper)是一艘專注於研究金星大氣層的金星軌道器概念[82][83][84]，這是2006年發現計劃篩選中收到研究撥款的三個提案之一[83]，其它二個是奧西里斯和聖杯號，最終，聖杯號被選中並發射升空[59]。 
  • V-星 (V-STAR-「金星樣本目標、獲取和返回」的英文首字母縮寫)，是一項金星大氣層取樣返回任務[85][86]，雖然注意到從金星表面取樣返回很困難，但現在所提的是從高層大氣中取樣返回的發現級任務[85]，它將沿著星塵任務的線路，但使用的是自由返回軌道(不會進入金星軌道)[85]。
  • 維瓦號(VEVA-「金星火山和大氣層探索」英文首字母縮寫)，一艘金星大氣層內探測器[87]。其核心是一次為期7天的大氣層氣球漂浮飛行，同時釋放各類微型探測器進入該行星的稠密大氣中[87]。
  • 金星探路者(Venus Pathfinder)，一艘長壽型金星著陸器[88]。 
  • 雷文號(RAVEN)，金星軌道飛行器雷達測繪任務[89]。
  • 勇氣號(VALOR)，一項用氣球研究大氣層的金星任務[90]，兩隻氣球將環金星飛行8天[90]。 
  • 金星飛行器(Venus Aircraft)，一種利用太陽能在金星大氣層中長時間自動飛行的航空器[91]，它將攜帶1.5千克的科學有效載荷，必須與強風、高溫和腐蝕性大氣相抗衡[91]。
  • 西風號漫遊車，由垂直翼帆上的風力驅動的漫遊車概念，該項目設想產生於2012年，此後在電子元件開發方面取得了進展，這些電子元件可使探測器在沒有冷卻系統的情況下在金星表面運行50天[92]。

選擇過程

發現1和2號 

火星探路者的「旅居者號」微型漫遊車正在對」瑜伽石「(Yogi Rock)進行α粒子X射線光譜測量(1997年)。

前兩次發現任務分別為近地小行星交會(後來稱為會合-舒梅克號)和火星探路者，這兩個最初的任務並沒遵循發現計劃開始時的相同選擇過程[93]。

「火星探路者」是從「火星環境調查」(Mars Environmental Survey)計劃的技術和工程發展實驗演示想法中挽救回來的[93]，此外，「探路者」的目標之一是支持火星探測器計劃[93]，後來任務的選擇則是通過一個更為漸進的過程，包括宣布的機會任務[93]。

而就會合-舒梅克號任務而言，該方案的工作小組建議，第一次飛行任務應是前往一顆近地小行星[94]。1991年在審查了一系列僅限於近地小行星飛行任務的提案後[94]，於1993年12月正式選定會合-舒梅克號飛行任務，此後在發射前，進行了為期2年的研製[94]。會合-舒梅克號於1996年2月15日發射升空，並在2000年2月14日抵達了小行星厄洛斯軌道[94]。火星探路者於1996年12月4日發射，1997年7月4日登陸火星，帶去了美國宇航局首輛火星探測車-「探路者號」[95]。

發現3和4號 

月球探勘者繪製的月球釷豐度分布圖

1994年8月，美國宇航局宣布下一次擬議的發現計劃任務機會[96]，1994年10月，有28項提案提交給美國宇航局：[96]

  1. 紫苑(ASTER)-小行星地球返回；
  2. 彗核穿透器；
  3. 彗核之旅(CONTOUR)；
  4. 彗發化學成分探測(C4)；
  5. 黛安娜(Diana)，月球和彗星任務；
  6. 弗雷西普(FRESIP)-尋找地球般大小的內行星概率的任務；
  7. 赫爾墨斯全球軌道器(水星軌道器)；
  8. 冰月任務 (月球軌道器)；
  9. 月際1號 (月球漫遊車)[97]；
  10. 木星綜合天文望遠鏡 (木衛一軌道環觀測)；
  11. 月球探索軌道飛行器[98]；
  12. 月球探勘者(月球軌道飛行器) – 1995年2月被選擇為第三次發現計劃任務；
  13. 主帶小行星探測/交會；
  14. 火星航空平台(大氣層)；
  15. 火星極地探路者(極地著陸器)；
  16. 火星上層大氣層動態、能量與演化；
  17. 水星極地飛越
  18. 近地小行星取樣返回
  19. 小行星、彗星和地球生命的起源；
  20. 佩爾(PELE)：研究行星火山作用的月球任務；
  21. 行星研究望遠鏡；
  22. 偵測號(RECON)，與慧核交會； 
  23. 聚斯-尤里 (太陽風採樣返回) –入圍第四次發現計劃；
  24. 探訪小行星和彗星的小型任務；
  25. 星塵號 (彗星/星際塵埃取樣返回) –入圍第四次發現計劃；
  26. 金星成分探測器(大氣層)；
  27. 金星環境衛星(大氣層)；
  28.  金星聯合探測任務(大氣層)[99] –入圍第四次發現計劃。

1995年2月，月球探勘者，一項月球軌道飛行器任務被選中發射；1995年晚些時候，第四次發現任務的另三項任務被進一步挑選出來：「星塵號」、「聚斯-尤里號」和「金星聯合探測器」 [96]。「星塵號」是一項彗星採樣返回任務，於1995年11月從其它兩項入圍提案中脫穎而出[100]。

發現5和6號 

1997年10月，美國航天局在1996年12月提交的34項建議中，選擇了起源號和輪廓號作為下一次的發現任務[101]

以下是五項入圍最終選撥的提案:[102]

  • 阿拉丁(Aladdin)，火星衛星採樣返回；
  • 輪廓號(CONTOUR)；
  • 起源號(太陽風採樣返回)；
  • 水星表面、空間環境、地球化學與測距任務(信使號)；
  • 金星環境衛星(VESAT)。

發現7和8號 

深度撞擊號撞擊器撞擊了一顆彗核

1999年7月，美國宇航局選擇了信使號和深度撞擊號作為下一次發現計劃任務[103]。「信使號」是自水手10號以來首艘環水星的軌道器及探測任務[103]。兩項任務的目標都是於2004年底發射，每項費用限制在3億美元左右[103]。

1998年，五項獲選的入圍提案都獲得了375萬美元，以進一步完善他們的設計概念[104]這五項提案從約三十項提案中精選而出，以求實現最佳的科學目標[104]。這些任務是：[104]

阿拉丁和信使號也曾入圍1997年的提案評選[104]。

發現9和10號 

灶神星、穀神星和月球的大小比較。
克卜勒空間望遠鏡藝術圖

2000年發現計劃招標中共收到26份提案，最初預算定為3億美元 [105]，其中黎明號、克卜勒空間望遠鏡和「木星內部探測器」[106]三項候選方案於2001年1月入圍A期設計研究。「木星內部探測器」類似於後來新疆界計劃中的「朱諾號」任務；而「黎明號」是一項探訪小行星灶神星和穀神星的任務；「克卜勒」則是一台專門探尋系外行星的太空望遠鏡。三項入圍提案各獲得45萬美元，以進一步完善和開發任務概念[107]。

2001年12月，「克卜勒號」和「黎明號」獲選發射[108]。當時，僅發現了80顆系外行星，而「克卜勒號」的主要任務之一，就是尋找更多，特別是類似地球大小的系外行星[108][109]。「克卜勒太空望遠鏡」和「黎明號」最初都計劃於2006年發射[105]。

但在此之後，有數項任務出現了成本超支，且「慧核之旅」任務在軌道上也遭遇到發動機故障，發現計劃陷入困難期。儘管「黎明號」和「克卜勒太空望遠鏡」任務都將成為廣受讚譽的成功案例，但它們都沒能實現2006年雄心勃勃的發射目標，分別被推延至2007年和2009年發射。「克卜勒號」還將繼續接受幾次任務擴展，而「黎明號」也成功地實現了環灶神星和穀神星繞飛。儘管如此，新任務項目的選擇還是變得更緩慢，下一次的選擇將比上一次需要更長的時間。但隨著新任務的成功，發現計劃的形象得到提升，困難開始從聚光燈下消失。此外，隨著項目的推進，開發或執行中的任務數也開始增加。

發現11號 

2004年4月16日發布了最初的發現任務招標公告[110]，唯一入選A階段概念研究的是JASSI方案。這是一項基於新疆界計劃中朱諾號項目的木星探測任務，而當時朱諾號正被考慮挑選為第二次新疆界任務的最終方案(最後於2005年選定，並於2011年發射)。在概念研究中，並沒考慮對其他投標提案進行概念研究，因此，也沒為這次招標選擇發現級任務(儘管在2004年選擇了機會任務-「月球礦物測繪儀器」作為招標公告的一部分）[111]。

2006年1月3日發布了下一次發現任務招標公告[112]，本次共有三項提案入圍發現任務評選：聖杯號(最終獲勝者)、歐西里斯和維斯珀[113]。「奧西里斯」(OSIRIS)與後來的奧西里斯-雷克斯任務非常相似，這是一項到101955本努小行星採樣返還任務，而「維斯珀」(Vesper)則是一次金星軌道器任務[113]，曾在1998年入圍發現計劃決賽評選[113]。三項入圍方案於2006年10月公布，並獲得120萬美元的獎金，以進一步發展和完善他們的最後一輪提案[114]。

2007年11月，美國宇航局選擇了「聖杯號」方案作為下一個發現任務，目標是繪製月球引力圖，並於2011年發射[115]，此外，還有23項其他提案也在審議之中[115]。該任務預算為3.75億美元，包含建造和發射費用[115]。

發現12號

擬議的泰坦海洋探測器(TiME)湖面著陸器想像圖

2010年6月7日發布發現任務招標公告，這一期共收到28份提案，其中涉及探月的3份、火星探測4份、金星7份、木星和木星特洛伊小行星各1份、土星2份、小行星7份、彗星3份[116][117]。在28項提案中，有三項入圍方案在2011年5月收到了300萬美元，以進行更詳細的概念研究：[118]

2012年8月，「洞察號」被選中進行開發和發射[119]。該任務於2018年5月發射，並於2018年11月26日成功登陸火星。

發現13和14號 

美國宇航局為第十三次發現計劃任務開發的離子推進器技術[120]
主條目：第13和14次發現任務的選擇

2014年2月，美國航天局發布了一項發現計劃「招標公告草案」，發布日期為2021年12月31日[121]。2014年11月5日發布正式招標公告，2015年9月30日，美國宇航局選擇了五個任務概念作為最終入圍者[122][123]，每個獲得300萬美元，以用於為期一年進一步的研究和概念完善[124][125]。

2017年1月4日，露西和靈神星號分別入選第13和第14次發現任務[126][127]。「露西號」將飛越五顆木星特洛伊小行星，它們都位於木星環繞太陽的軌道，或位於木星的前方或在它的後方運行[128][127]；而「靈神星號」將通過環繞和研究金屬小行星靈神星來探究行星內核的起源[128]。

發現15和16號

2018年12月22日，美國航天局發布了發現計劃2019年招標公告草案，其中概述了美國航天局打算選擇兩個分別準備於2025年7月1日至2026年12月31日和/或2028年7月1日至2029年12月31日發射的「發現15號」和「發現16號」任務[129][130]。正式招標公告將於2019年4月1日發布，並在2019年7月1日前接受提案提交[131]。

入圍決賽提案於2020年2月13日揭曉。入圍提案包括：[132]  

  • 達文西+(金星深層大氣層稀有氣體、化學成分調查和成像+)是一艘金星大氣層探測器[133]。
  • 木衛一火山觀測者將是一艘飛往木星的軌道飛行器，它將至少九次飛越木星的衛星艾娥，以觀察該衛星上的火山活動[134]。
  • 三叉戟號(Trident)將飛越海王星和它的衛星海衛一[135]
  • 維塔斯號 (金星輻射率、無線電科學、干涉雷達地形測繪和光譜測量，一項高解析度測繪金星表面地圖的金星軌道器概念)[136]。

2021年6月，維塔斯號及達文西+入選成為發現計劃第15及第16號任務。

其他為發現15號和16號任務提交的提案還包括:

小行星、彗星、半人馬小天體和行星際塵埃
金星
  • 盤旋號(HOVER-「用於金星偵察的高光譜觀測器」英文首字母縮寫)，一艘金星軌道飛行器概念，它將執行從大氣層頂部到地表的光譜研究，主要目標是了解金星氣候和大氣層超旋轉的機制[142]。
月球
  • 月球潛水員(Moon Diver)將釋放一輛月球車，沿著一深坑猛衝下去，以分析暴露的地質層，並調查該深坑是否與某一熔岩管相連[143]。
  • 月球羅盤探測車(Lunar Compass Rover)是一個探索月球正面磁場和漩渦的任務設想，將回答行星科學中一些突出的問題，包括行星磁學、太空電漿體物理學、空間風化、行星地質學和月球水循環。月球羅盤探測車的提案沒有提交給本輪的發現計劃[144]。
  • 等時線號(ISOCHRON-「內太陽系年表」的英文首字母縮寫)將執行一項月海玄武岩自動採樣返回任務[145]。
  • NanoSWARM，該概念提出使用一艘月球軌道器來研究月球漩渦、空間風化、月球水、月球磁場和小尺度磁層[146]。
火星
  • 指南針(COMPASS-「火星極地大氣和地下科考氣候軌道探測器」英文首字母縮寫)是一項火星軌道器任務概念，它通過研究火星冰床以及它們與當前氣候的相互作用來研究火星的氣候記錄[147]。這項任務由亞利桑那大學的月球和行星實驗室以及科羅拉多大學博爾德分校的大氣和空間物理實驗室主導。
  • 破冰生命(Icebreaker Life)是由戈達德太空飛行中心主導的用一架著陸器來尋找火星生命直接跡象的任務概念。通過生物標記物檢測，重點對冰膠結地面進行採樣，了解其保存和保護生物分子或生物跡象的潛力。
木星
  • 魔術(MAGIC-「木衛四磁學、測高、重力和成像」的英文首字母縮寫) 是一艘對木星的衛星-木衛四卡利斯托進行偵測的軌道飛行器概念[148]。

圖集

藝術想像圖

發現計劃
會合舒梅克號
1996年 		火星探路者
1996年 		月球探勘者
1998年 		星塵號
1999年 		起源號
2001年 		彗核之旅
2002年
信使號
2004年 		深度撞擊
2005年 		黎明號
2007年 		克卜勒
2009年 		聖杯號
2011年 		洞察號
2018年
露西號
2021 		靈神星號
2022年

任務徽章

本節包括探索任務的標識或徽標圖片以及發射年份。

發現計劃
會合舒梅克號
1996年 		火星探路者
1996年 		月球探勘者
1998年 		星塵號
1999年 		起源號
2001年 		彗核之旅
2002年
 
信使號
2004年 		深度撞擊
2005年 		黎明號
2007年 		克卜勒
2009年 		聖杯號
2011年 		洞察號
2018年
露西號
2021 		靈神星號
2022年

發射

本節包括發現任務的運載火箭圖像以及發射年份。

發現計劃
會合舒梅克號
1996年 		火星探路者
1996年 		月球探勘者
1998年 		星塵號
1999年 		起源號
2001年 		彗核之旅
2002年
信使號
2004年 		深度撞擊
2005年 		黎明號
2007年 		克卜勒
2009年 		聖杯號
2011年 		洞察號
2018年
 
露西號
2021 		靈神星號
2022年

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  • 符號† 表示在途中或預定任務數據返回之前出現故障
活躍
完成
取消
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