2018年10月30日，日本宇宙航空研究開發(fā)機構（JAXA）無人火星衛(wèi)星探測（MMX）任務擬攜帶的科學儀器。MMX任務將聚焦于火星衛(wèi)星，探測器將對兩顆衛(wèi)星進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。該任務目前處于開發(fā)階段，計劃于2024年發(fā)射。

任務背景

2015年6月，JAXA宣布計劃于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，由法國提供科學儀器并提供飛行動力學方面的專業(yè)知識來幫助規(guī)劃任務軌道和著陸操作；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任務所需的巡視器。2017年，JAXA將MMX任務推遲到2024年發(fā)射，計劃于2029年采樣返回地球。

任務目標

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

科學目標：

• 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：

• 開發(fā)可在地球和火星之間的往返技術。

• 開發(fā)先進的天體采樣技術。

• 利用新開發(fā)的地面站建立最優(yōu)通信技術。

探測器介紹

1、探測器平臺

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

探測器的采樣技術將借鑒“隼鳥”號小行星探測器的采樣技術，利用氣動系統(tǒng)采集火星衛(wèi)星的風化層顆粒，預計獲取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)據將被用來確定到達火衛(wèi)后的采樣地點。

探測器所攜帶的巡視器可能采取跳躍的方式行進，并將由太陽能提供動力，可以在火衛(wèi)的表面上運行幾個月。該巡視器將詳細分析火衛(wèi)表面風化層和結構，以優(yōu)化MMX任務的著陸和采樣返回操作。

2、科學儀器

MMX任務除了進行采樣返回探測之外，探測器還將利用各種科學儀器對火星及其衛(wèi)星進行遙感探測。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?霍普金斯大學應用物理實驗室負責開發(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院行星探索研究中心負責開發(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，確定天體碰撞產生塵埃的頻率和火衛(wèi)上塵埃重組的現(xiàn)象。

3.質譜分析儀（MSA）

該儀器由日本大阪大學負責開發(fā)，將分析火衛(wèi)周圍的離子環(huán)境，探測火衛(wèi)內部是否存在冰、火衛(wèi)表面的風化作用，以及火星大氣的耗散量。

4.礦物質、水、冰和活性度的宏觀觀測臺（MacrOmega）

該儀器由法國空間天體物理研究所負責開發(fā)，是一種近紅外觀測設備，旨在研究構成火衛(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火衛(wèi)上與水有關的物質和有機物的分布，并將幫助選擇采樣地點。

5.激光雷達（LIDAR）

該儀器由日本千葉理工學院負責開發(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（OROCHI）

該儀器由日本立教大學負責開發(fā)，是一個廣角相機，用于觀察火衛(wèi)表面的地形和物質組成。它可以對從火衛(wèi)表面反射的多波長可見光進行成像，以識別含水物質和有機物。

7.地形學伸縮天底成像儀（TENGOO）

該儀器由日本立教大學負責開發(fā)，是一個伸縮（窄角）相機，用于觀察火衛(wèi)表面的詳細地形。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應的不同材料的分布信息，還將用于采樣地點勘測。

任務運行

按計劃，MMX探測器將于發(fā)射一年后抵達火星，進入環(huán)火星軌道。探測器在火星軌道實施機動與火星衛(wèi)星交會，先對火星衛(wèi)星進行遙感探測，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。

結語

針對火衛(wèi)一的探測在國際上關注度很高，俄羅斯曾在1988年和2011年向火衛(wèi)一發(fā)射了3個探測器，分別是“福布斯”-1/2和“福布斯-土壤”，希望能夠對火衛(wèi)一進行采樣返回探測，但是均未獲得成功。如果日本火星衛(wèi)星探測任務成功實施，日本將成為首個從火星衛(wèi)星上采集樣品并返回的國家，這將幫助科學家詳細研究火星衛(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)星探測任務仍處于研發(fā)階段，諸多細節(jié)尚未公布，任務未來進展如何、能否成功實施，還有待后續(xù)發(fā)展。

（本文來源：星際智匯微信公眾號）