2018年10月30日，日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)（JAXA）無人火星衛(wèi)星探測（MMX）任務(wù)擬攜帶的科學(xué)儀器。MMX任務(wù)將聚焦于火星衛(wèi)星，探測器將對(duì)兩顆衛(wèi)星進(jìn)行近距離遙感探測和原位探測，并從其中一顆衛(wèi)星上采集樣品返回地球。該任務(wù)目前處于開發(fā)階段，計(jì)劃于2024年發(fā)射。

任務(wù)背景

2015年6月，JAXA宣布計(jì)劃于2021年發(fā)射無人火星探測器，開展火星衛(wèi)星采樣返回探測；2016年開始著手研制工作；2017年4月，與法國航天局簽署合作協(xié)議，由法國提供科學(xué)儀器并提供飛行動(dòng)力學(xué)方面的專業(yè)知識(shí)來幫助規(guī)劃任務(wù)軌道和著陸操作；2018年10月，與法國航天局和德國航天局發(fā)表聯(lián)合聲明，決定由法國和德國聯(lián)合開發(fā)MMX任務(wù)所需的巡視器。2017年，JAXA將MMX任務(wù)推遲到2024年發(fā)射，計(jì)劃于2029年采樣返回地球。

任務(wù)目標(biāo)

MMX任務(wù)旨在闡明火星衛(wèi)星的起源和火星區(qū)域的演化過程，包括如下科學(xué)和工程目標(biāo)：

科學(xué)目標(biāo)：

• 闡明火星衛(wèi)星的起源和太陽系行星的形成過程。

• 闡明火星區(qū)域（火星、火衛(wèi)一、火衛(wèi)二）的演化過程。

工程目標(biāo)：

• 開發(fā)可在地球和火星之間的往返技術(shù)。

• 開發(fā)先進(jìn)的天體采樣技術(shù)。

• 利用新開發(fā)的地面站建立最優(yōu)通信技術(shù)。

探測器介紹

1、探測器平臺(tái)

MMX探測器正在開發(fā)中，JAXA尚未公布探測器平臺(tái)的具體細(xì)節(jié)，僅可從下圖中看出探測器所包含的一些部件和系統(tǒng)。

探測器的采樣技術(shù)將借鑒“隼鳥”號(hào)小行星探測器的采樣技術(shù)，利用氣動(dòng)系統(tǒng)采集火星衛(wèi)星的風(fēng)化層顆粒，預(yù)計(jì)獲取10克的樣品。JAXA和國際合作伙伴目前正在討論從火衛(wèi)一或火衛(wèi)二的某處采集樣品，而探測器攜帶儀器獲得的遙感數(shù)據(jù)將被用來確定到達(dá)火衛(wèi)后的采樣地點(diǎn)。

探測器所攜帶的巡視器可能采取跳躍的方式行進(jìn)，并將由太陽能提供動(dòng)力，可以在火衛(wèi)的表面上運(yùn)行幾個(gè)月。該巡視器將詳細(xì)分析火衛(wèi)表面風(fēng)化層和結(jié)構(gòu)，以優(yōu)化MMX任務(wù)的著陸和采樣返回操作。

2、科學(xué)儀器

MMX任務(wù)除了進(jìn)行采樣返回探測之外，探測器還將利用各種科學(xué)儀器對(duì)火星及其衛(wèi)星進(jìn)行遙感探測。擬攜帶如下儀器：

1.中子和伽馬射線光譜儀（MEGANE）

該光譜儀由美國約翰?霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)開發(fā)，通過測量從火衛(wèi)發(fā)射的中子和伽馬射線的能量，探測火衛(wèi)一的元素組成，以了解火星衛(wèi)星如何形成。

2.火星周圍塵埃檢測器（CMDM）

該儀器由日本千葉理工學(xué)院行星探索研究中心負(fù)責(zé)開發(fā)，將用于分析火衛(wèi)周圍的塵埃環(huán)境。它通過測量10μm或更大的塵埃豐度，確定天體碰撞產(chǎn)生塵埃的頻率和火衛(wèi)上塵埃重組的現(xiàn)象。

3.質(zhì)譜分析儀（MSA）

該儀器由日本大阪大學(xué)負(fù)責(zé)開發(fā)，將分析火衛(wèi)周圍的離子環(huán)境，探測火衛(wèi)內(nèi)部是否存在冰、火衛(wèi)表面的風(fēng)化作用，以及火星大氣的耗散量。

4.礦物質(zhì)、水、冰和活性度的宏觀觀測臺(tái)（MacrOmega）

該儀器由法國空間天體物理研究所負(fù)責(zé)開發(fā)，是一種近紅外觀測設(shè)備，旨在研究構(gòu)成火衛(wèi)的礦物特征。該儀器將使用光譜儀測量4微米波長的近紅外輻射，這些測量信息將被用來確定整個(gè)火衛(wèi)上與水有關(guān)的物質(zhì)和有機(jī)物的分布，并將幫助選擇采樣地點(diǎn)。

5.激光雷達(dá)（LIDAR）

該儀器由日本千葉理工學(xué)院負(fù)責(zé)開發(fā)，將被用來觀察火衛(wèi)表面的形狀，通過測量反射激光返回到探測器的時(shí)間，獲得表面高度和反照率（太陽輻射的漫反射）的分布。

6.彩色成像儀組成的光輻射計(jì)（OROCHI）

該儀器由日本立教大學(xué)負(fù)責(zé)開發(fā)，是一個(gè)廣角相機(jī)，用于觀察火衛(wèi)表面的地形和物質(zhì)組成。它可以對(duì)從火衛(wèi)表面反射的多波長可見光進(jìn)行成像，以識(shí)別含水物質(zhì)和有機(jī)物。

7.地形學(xué)伸縮天底成像儀（TENGOO）

該儀器由日本立教大學(xué)負(fù)責(zé)開發(fā)，是一個(gè)伸縮（窄角）相機(jī)，用于觀察火衛(wèi)表面的詳細(xì)地形。它可以捕獲約40厘米特殊分辨率的表面圖像，并獲得與采集樣品對(duì)應(yīng)的不同材料的分布信息，還將用于采樣地點(diǎn)勘測。

任務(wù)運(yùn)行

按計(jì)劃，MMX探測器將于發(fā)射一年后抵達(dá)火星，進(jìn)入環(huán)火星軌道。探測器在火星軌道實(shí)施機(jī)動(dòng)與火星衛(wèi)星交會(huì)，先對(duì)火星衛(wèi)星進(jìn)行遙感探測，然后在火星衛(wèi)星表面著陸并采集樣品，再攜帶樣品返回地球。

結(jié)語

針對(duì)火衛(wèi)一的探測在國際上關(guān)注度很高，俄羅斯曾在1988年和2011年向火衛(wèi)一發(fā)射了3個(gè)探測器，分別是“福布斯”-1/2和“福布斯-土壤”，希望能夠?qū)鹦l(wèi)一進(jìn)行采樣返回探測，但是均未獲得成功。如果日本火星衛(wèi)星探測任務(wù)成功實(shí)施，日本將成為首個(gè)從火星衛(wèi)星上采集樣品并返回的國家，這將幫助科學(xué)家詳細(xì)研究火星衛(wèi)星的成分組成，以推測火星形成的歷史。

但目前日本火星衛(wèi)星探測任務(wù)仍處于研發(fā)階段，諸多細(xì)節(jié)尚未公布，任務(wù)未來進(jìn)展如何、能否成功實(shí)施，還有待后續(xù)發(fā)展。

（本文來源：星際智匯微信公眾號(hào)）