日本 MMX 探测器已乘 H3 火箭升空,目标从火卫一采集至少 10 克砂石,于 2031 年送回地球。这些细小颗粒有望揭开火星卫星的起源,也可能保存由火星撞击抛出的物质,为研究火星历史提供另一条路径。

文章重点

  • MMX 于 10 月 20 日日本时间凌晨 4 时 41 分 03 秒,乘 H3 火箭第 10 号机从种子岛升空,约 1 小时 11 分后正常分离。
  • 任务计划于 2027 年抵达火星圈,从火卫一采集至少 10 克样本,并于 2031 年送回地球。
  • 火卫一可能收集了火星遭撞击时抛出的碎屑;返回样本能否辨认出这些颗粒,将是重要的科学问题。

前往火星的旅程,这次要带回一小撮卫星上的砂石。日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)的火星卫星探测器 MMX 于 2026 年 10 月 20 日成功发射,展开前往火卫一(Phobos)的五年往返任务,目标是首次把火星圈内采集的样本送回地球。

搭载 MMX 的 H3 火箭第 10 号机,在日本时间凌晨 4 时 41 分 03 秒,即香港时间凌晨 3 时 41 分 03 秒,从种子岛宇宙中心升空。JAXA 确认火箭按计划飞行,并于升空后约 1 小时 11 分 13 秒正常释放探测器,将其送入预定轨道。

JAXA 于 10 月 21 日进一步公布,MMX 已完成初期关键操作并确认状态正常,包括太阳能电池板展开、三轴姿态建立及中增益天线固定装置解锁。接下来,团队会检查机载设备的初始功能,为前往火星圈的巡航作准备。

JAXA 官方英文发射直播回放,记录 MMX 与 H3 火箭升空及任务解说,全长约 2 小时 17 分钟。

五年旅程,带回至少 10 克砂石

按任务规划,MMX 约需一年航向火星,于 2027 年抵达后进行约三年的观测与采样,2030 年离开火星圈,再于 2031 年把样本送回地球。探测器将在绕火星飞行的同时,沿接近火卫一的准卫星轨道(quasi-satellite orbit,QSO)伴飞,测量地形与物质分布,挑选合适的着陆地点。

由法国国家空间研究中心(CNES)及德国航空航天中心(DLR)共同研制的小型探测车 IDEFIX,计划先于主探测器抵达表面,勘查砂石的物理性质,帮助降低着陆和采样风险。MMX 本体则计划尝试两次着陆,采集至少 10 克样本;任务也会观测火卫二(Deimos),并尝试近距离飞掠。这些步骤均属于后续任务目标。

MMX 从地球前往火卫一、进行采样,再把样本舱送回地球的任务阶段
由左至右为地球出发、火卫一采样及样本返回地球。任务规划约一年去程、约三年火星圈探测与约一年回程,目标于 2031 年带回至少 10 克样本。画面并列不同时间的阶段,大小与距离不按比例。

为何先到火卫一?

火卫一外形不规则,最长尺度约 27 公里,表面重力约为地球的 1/1,700。与直接从火星表面起飞返回相比,这个小天体让任务能运用日本在隼鸟号、隼鸟 2 号积累的小天体探测与采样经验。不过,极微弱的重力也使着陆、接触地面和收集砂石成为需要精准控制的操作。

把物质带回地球,也能让研究人员直接分析颗粒,将实验室结果与探测器拍下的地形、矿物分布互相对照。MMX 希望把过去在月球和小行星上实现的样本返回,推进至火星及其卫星所在的区域。

卫星砂粒,可能夹着火星碎片

火卫一的另一项吸引力,来自它与火星之间的物质往来。当陨石撞击火星,部分岩石碎屑可被抛离地表;研究模型预计,其中一些物质会到达火卫一,混进表面的松散砂石层。因此,从火卫一采样,也有机会取得由火星抛出的颗粒。

这使火卫一有望成为研究火星环境演变的另一扇窗口。样本中是否含有可辨认的火星物质、这些颗粒来自哪个时期,以及保留了什么记录,都要等待返回后分析。任务实际采样地点是火卫一表面;从中寻找火星成分,是基于物质转移模型提出的科学目标。

火星遭撞击后,少量抛出碎屑转移至火卫一表面砂石层的可能过程
模型预计,火星遭撞击时抛出的部分物质可积累在火卫一表面;返回样本能否辨认出这些颗粒,仍待分析。颗粒颜色只用来区分可能来源,大小与距离不按比例。

两颗小卫星从哪里来?

火卫一与火卫二的身世,仍有两个主要解释:它们可能原是被火星引力捕获的小行星,也可能由远古大型撞击火星后产生的碎屑聚集而成。MMX 将结合卫星观测与返回样本,寻找能区分这些假说的物质线索。

任务由 JAXA 主导,NASA、CNES、DLR 及欧洲空间局(ESA)等伙伴参与。除科学收获外,火星圈往返、天体表面操作、采样与深空通信,都是这趟旅程要验证的能力。发射成功打开了通往火卫一的路,下一个关键,是把远方的砂粒安全带回实验室。