日本MMX火星卫星探测任务发射升空，将首次尝试登陆火卫一并采样返回

IT之家 10 月 20 日消息，日本具有开创性的火星探测任务正式启程，探测器将奔赴这颗红色星球两颗神秘卫星 —— 火卫一与火卫二，尝试完成具有历史意义的采样返回。

火星卫星探测任务（MMX）于北京时间今天凌晨在日本种子岛航天中心发射升空，H3 运载火箭从种子岛吉信发射场的 2 号发射台点火起飞。

由日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）主导的 MMX 任务将进入火星轨道，对火星的两颗卫星火卫一和火卫二开展研究。如果一切按计划推进，MMX 将成为首枚登陆火卫一并把样本带回地球研究的探测器。科学家认为，这些样本有望解开持续数十年的卫星起源之谜，同时揭示早期太阳系形成的相关线索。

这是日本这款两级一次性 H3 火箭的第十次发射，该火箭由日本宇宙航空研究开发机构与三菱重工业联合研发。火箭离开发射台后，这枚高 207 英尺（63 米）的运载火箭沿预定轨道在太平洋上空爬升，飞行接近两分钟时，四台固体助推器成对分离。约一分二十秒后，火箭抛掉整流罩，MMX 探测器首次暴露在太空真空环境中。

据三菱重工业介绍，H3 火箭一级由两台 LE-9 火箭发动机驱动，使用液氢与液氧混合燃料，总推力可达 33.1 万磅（1471 千牛）。任务计时接近发射后 5 分钟时，H3 完成主发动机关机，一级与二级分离；约 10 秒后，二级发动机点火，持续燃烧 5 分 30 秒。

此后各项环节依旧顺利。发射约 1 小时 4 分钟后，H3 上面级发动机二次点火，执行地火转移轨道加速，本次点火持续约 6 分 25 秒，将 MMX 的最高速度提升至约 24145 英里每小时（38858 千米每小时）。

在本次加速结束约一分钟、发射后大约 71 分钟，MMX 按照预定时间从火箭上面级释放。在日本宇宙航空研究开发机构的发射直播里，观众能看到并听到，任务控制中心内响起热烈的欢呼声。

如今 MMX 依靠自身动力飞向火星。地火转移飞行大约需要 10 个月，探测器预计在 2027 年 8 月抵达这颗红色星球。抵达后，MMX 推进舱将执行入轨点火，进入围绕火卫一的准卫星轨道。在该轨道上，探测器会处于火卫一周边空间，二者一同环绕火星运行。

MMX 将在火星系统中停留约三年，大部分时间会搭载科学设备，对直径 14 英里（22 千米）的火卫一开展探测。探测器还搭载了 IDEFIX 漫游车，由法国与德国航天机构联合研制，计划在 2028 年末或 2029 年初登陆火卫一表面。

在测绘选定合适着陆点后，MMX 将两次登陆火卫一，采集样本并存放至返回舱。完成第二次着陆与采样之后，MMX 会短暂回到火卫一准卫星轨道，随后转入一条更扁长的火星轨道，这条轨道会经过火星另一颗更小卫星 —— 直径仅 8 英里（14 千米）的火卫二附近。

在环绕火星任务的最后数月里，MMX 会多次近距离飞越火卫二，之后于 2030 年 11 月启程返回地球。如果一切顺利，MMX 样本返回舱将于 2031 年在澳大利亚着陆。

科学家寄希望于这些样本以及 MMX 在火星周边获取的其他观测数据，解答困扰学界数十年的火星卫星起源问题。目前存在相互竞争的理论与矛盾的观测证据，关于火星卫星的形成存在两种可能性。

两颗卫星近乎圆形的赤道轨道，让人联想到地球月球的形成假说：火星曾与另一块巨型天体发生剧烈撞击，撞击剥离出的火星物质不断聚合，最终形成如今环绕火星的天然卫星。

但火卫一和火卫二都并非球形，外形呈长条状、凹凸不平，如同土豆。结合望远镜光谱观测得到的化学成分信息，有观点认为火卫一与火卫二原本是早期太阳系中的小行星，之后被火星引力捕获。项目团队成员表示，弄清两颗卫星真实起源，将为研究火星地质历史、太阳系早期演化以及内行星的形成提供关键线索。

MMX 样本安全送回地球后，科学家会分析样本的成分与矿物特征，将其化学特征与火星岩石、小行星物质进行比对。结合探测器在轨采集的数据，这些分析将最终确定火卫一的起源，进而推断火卫二的来历。

MMX 虽然由日本宇宙航空研究开发机构主导，却是一项国际合作项目。日本宇宙航空研究开发机构、美国国家航空航天局（NASA）、欧洲空间局（ESA）之间建立跨机构合作，多家欧美企业也参与其中，为探测器提供了部分科学仪器与通信设备。

美国国家航空航天局为本项目提供的设备包括伽马射线与中子探测火星卫星装置（MEGANE），该设备是由约翰 · 霍普金斯大学应用物理实验室研制的伽马射线与中子谱仪；还有蜜蜂机器人公司研发的气动采样器，同时美国国家航空航天局深空网络为任务提供通信支持。

截至任务结束，美国国家航空航天局已投入约 8,700 万美元（IT之家注：现汇率约合 5.82 亿元人民币），资金用于资助 MMX 团队内的美国科学家与天体材料专家。美方也将获得实质性回报：计划取回的 10 克火卫一样本中，至少 15% 将分配给美国国家航空航天局开展研究。这部分样本将存放于休斯顿的约翰逊航天中心，用于分析和长期保存。

顺带一提，MMX 并非首个尝试火卫一采样返回的项目。俄罗斯的火卫一-土壤号（Phobos-Grunt）任务才是首个，该探测器 2011 年 11 月发射，但火箭故障导致探测器没能脱离地球轨道。这艘 14.5 吨的航天器最终在 2012 年 1 月坠入太平洋上空的地球大气层。