日本MMX探測器將登陸火星衛星火衛一，帶回10克樣本

日本即將挑戰一項沒有任何太空機構曾成功完成的任務：登陸火星的一顆衛星，採集至少10克表面物質，並將這把塵埃帶回地球。這艘太空船名為MMX，全稱「火星衛星探測計畫」（Martian Moons eXploration），目標是火衛一（Phobos），一顆形似馬鈴薯、長約27公里的不規則衛星，它繞行火星的距離比任何已知衛星繞行其行星的距離都更近。若計畫成功，地球上的實驗室將擁有首份來自火星系統的實體樣本。

這之所以重要，是因為沒有人知道火星的兩顆衛星從何而來。火衛一與其較小的夥伴火衛二（Deimos），可能是太過靠近而被捕獲的小行星，也可能是一場巨大撞擊將火星物質炸飛至軌道上形成的碎石堆。每一種答案都訴說著早期太陽系的不同故事，而唯有在實驗室中分析樣本才能定論。

這項任務由日本宇宙航空研究開發機構（JAXA）主導，該機構曾執行「隼鳥號」探測器任務，帶回兩顆小行星的微粒。合作夥伴包括美國國家航空暨太空總署（NASA）、法國國家太空研究中心（CNES）、德國航空太空中心（DLR）以及歐洲太空總署（ESA）。JAXA稱這是日本迄今主導的最大規模國際行星任務。

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「火星衛星火衛一對人類而言仍是未探索的疆域，」MMX計畫經理川勝康弘（Kawakatsu Yasuhiro）在一份JAXA聲明中表示。「透過將火衛一樣本帶回地球，我們希望能探索火星衛星如何形成、火星圈如何演化，以及類地行星上的水與有機物質如何起源。」

MMX如何計畫抓取月球的一部分

這艘太空船長約9公尺，由三個堆疊模組構成：推進模組負責減速進入火星軌道；探測模組搭載登陸腳架與採樣設備；返回模組則負責將樣本帶回地球。根據ESA資料，它搭載11項科學儀器，其中7項在主太空船上，4項在一輛小型探測車上。

火衛一體積太小，無法以常規方式繞行。其重力不到地球的千分之一，因此MMX將採用工程師所謂的「準衛星軌道」：技術上它繞行火星，但與火衛一步調一致，看起來像是繞著該衛星運行。從該軌道上，一台名為TENGOO的望遠攝影機可分辨約40公分大小的特徵，而廣角攝影機OROCHI、雷射測高儀、法國紅外線光譜儀MIRS，以及NASA的伽瑪射線與中子儀器MEGANE，將繪製地形、礦物與化學元素分布圖。

在主太空船冒險登陸之前，它會先投放一名偵察兵。由CNES與DLR建造的25公斤探測車「Idefix」，將從距地表40至100公尺處落下，自行回正，並在表面滾動約100天。在火衛一上，它的重量約相當於地球上的15公克，大約是幾張紙的重量。

接著是著陸階段。探測模組將在表面停留約兩個半小時，並可能第二次降落在另一個地點。其主要工具是機械臂上的取芯器，可向下鑽入約2公分深，足以觸及未受陽光與太陽輻射化學改變的物質。NASA提供的備用裝置則以氮氣噴流將表面顆粒吹入容器中，原理與OSIRIS-REx在小行星貝努（Bennu）上使用的相同，不過在火衛一微弱的重力下，該噴流可能帶來太空船傾覆的小風險。

為何選擇火星衛星，而非火星本身

火衛一來自何處的問題，其實就是行星如何獲得水的問題。若火衛一是被捕獲的小行星，它應看起來像那些可能為年輕岩石行星帶來水與有機分子的暗色富碳小行星。若它是由巨大撞擊後的碎片形成，則應主要由火星地殼物質構成。

「解開這個謎團的關鍵在於火星衛星，它們與碳質小行星極為相似，而這些天體正是能夠攜帶大氣與水成分的星體，」首席研究員倉本圭（Kuramoto Kiyoshi）表示。火衛一從外觀上的確像一顆被捕獲的小行星，但其軌道近乎圓形且貼近火星赤道，若只是單純從路過天體中捕獲，則難以解釋。

還有一個額外好處。數十億年來，小行星撞擊火星將火星土壤拋入太空，而火衛一軌道極近，被認為會攔截部分這類碎片。因此，火衛一樣本可能含有火星本身的顆粒。在NASA與ESA的火星樣本返回計畫因預算壓力實質取消後，MMX可能成為首個以設計方式（而非隕石）將火星物質送達地球的任務。

一個迄今擊敗所有訪客的目標

挑戰的規模可從歷史中看出。蘇聯的兩顆火衛一探測器在抵達該衛星前便失聯，而俄羅斯後來的樣本返回嘗試「火衛一-土壤」（Phobos-Grunt）從未脫離地球軌道。至今沒有任何太空船成功觸及火衛一。

與先前的任務相比，10公克是一大收穫。JAXA的「隼鳥號」僅從糸川小行星（Itokawa）帶回極少量微粒，「隼鳥2號」則從龍宮小行星（Ryugu）帶回約5.4公克。MMX也將成為首個登陸另一行星衛星並起飛的太空船，也是首個完成火星系統往返並返回地球的任務。

任務還攜帶了一些附加項目。兩部由日本放送協會（NHK）建造的超高畫質攝影機將以8K解析度拍攝火星及其衛星，而在返航途中，MMX將飛越火衛二（Deimos），這對衛星中較小且更未被探索的一顆。

MMX無法保證的事

樣本返回任務是一連串必須全部成功的環節，而MMX有幾個弱點。首先是火箭。日本的H3火箭曾在一次失敗飛行中損失一顆導航衛星，直到今年夏天才成功復飛，因此一次發射承載了整個任務。

其次是登陸。沒有人測量過火衛一表面是堅硬還是疏鬆，這正是Idefix先行的原因。備用氣體採樣器可能導致太空船傾覆，而只登陸一次的任務僅能採集月球上一個點位的樣本，但該衛星的顏色與質地在其表面各處均有變化。

最後，即使樣本完美，也可能無法終結爭論。混入土壤中的火星顆粒可能使火衛一看起來比實際更像火星物質，而由撞擊碎片組成的衛星仍可能含有小行星物質。科學家預期答案將來自多年測量的同位素與礦物數據，而非單一頭條結果。

關於MMX與火衛一的常見問題

MMX何時發射？

MMX預計於日本時間2026年10月20日04:41，從日本南部的種子島太空中心由H3火箭發射升空，對應世界協調時間（UTC）為10月19日19:41，中歐夏令時間（CEST）為21:41。發射日期可能因天氣或技術檢查而延後。

MMX需要多久才能抵達火星？

約一年。太空船預計於2027年8月進入火星軌道，並於次月開始繞行火衛一的準衛星軌道。

火衛一樣本何時抵達地球？

返回艙計畫於2031年以降落傘在澳洲著陸，之後將送往日本進行分析。任務設計目標為帶回至少10公克物質。

為何火衛一如此重要？

火衛一可能是一顆被捕獲的小行星，或是古代撞擊拋入太空的火星碎片。其成分可揭示真相，並幫助解釋水與有機分子如何抵達地球與火星。它也可能含有火星土壤顆粒。

之前有人登陸過火衛一嗎？

沒有。兩顆蘇聯探測器於1988年與1989年在抵達該衛星前失聯，俄羅斯的「火衛一-土壤」則於2011年在地球軌道失敗。MMX將是首個觸及其表面的太空船。

接下來會發生什麼

若發射順利，MMX將於2027年8月抵達火星，並於2027年9月進入繞行火衛一的軌道。Idefix預計於2029年初釋放，主太空船預定於2030年著陸，樣本艙則計畫於2031年在澳洲著陸。ESA的火星快車號（Mars Express）軌道器已確認至少運作至2029年，可能從上方提供觀測支援。

標籤: 天文學, 火星, JAXA, MMX, 太空探索, 採樣返回

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