周二,一艘日本宇宙飞船火箭升空,飞往火星,开启了一项前所未有的探索其神秘卫星并带回样本的探险任务。
五家世界航天机构联手开展这项为期五年的任务,将尝试在一颗名为火卫一(Phobos)的、火星两颗袖珍卫星中较大且较近的一颗上,着陆一台机器人探测器和一辆火星车。
日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)是这项大胆采样工作的牵头者,该机构在黎明前从该国位于种子岛的主要航天发射场发射了这艘宇宙飞船。一小时后,当宇宙飞船按计划从火箭的上面级分离时,官员们宣布任务成功。飞行控制人员爆发出掌声,并站起身来,握手致意,拥抱庆祝。
虽然美国国家航空航天局(NASA)在过去50年里成功向火星着陆了九艘探测器,中国也在2021年实现了一次着陆,但迄今为止,还没有任何探测器登陆过火卫一或其同伴火卫二(Deimos)。而且,还没有任何探测器成功从火星(更不用说其卫星)上获取样本。
如果成功,来自火卫一的尘埃、土壤和岩石碎片将于2031年抵达地球。
“充满了肾上腺素,充满了兴奋,充满了惊叹,”参与该项目的NASA天体物理学家汤姆·斯塔特勒(Tom Statler)说道。
日本在此方面具有优势,已经成功完成了两次小行星样本返回任务。
火星的卫星火卫一是颗凹凸不平的岩石
火卫一是一块凹凸不平、土豆形状的岩石,直径约22公里。研究它的碎片可以解释火星的卫星——以及可能存在的其他地方的卫星——是如何形成的。
这项耗资8.12亿美元(合5.78亿美元)的任务被命名为MMX(火星卫星探测任务),配备了一艘重达五吨的宇宙飞船,预计将于明年夏末抵达火星。它将与火卫一围绕这颗红色行星的狭窄轨道同步,然后弹出法国-德国火星车,这辆火星车以《阿斯泰里克历险记》漫画中的白色小狗命名为Idefix。
Idefix的大小不超过一台微波炉,它将独自降落在火卫一上,在重力极低的火卫一上弹跳数分钟后停止。
Idefix火星车着陆后会发生什么
这辆四轮火星车的设计是,即使着陆时翻倒也能自行翻正。但法国航天局的朱利安·巴鲁克(Julien Baroukh)表示,如果它陷入松软的土壤或卡在岩石之间,就无法挽回了。他补充说,一旦火星车的太阳能电池板展开,它就无法自行翻正了,这也是为什么它的移动速度会非常缓慢,每秒只有一毫米(每秒0.04英寸)。
根据巴鲁克的说法,Idefix将充当“安全侦察兵”,在火卫一上巡视100天。日本的飞行控制人员希望在母船——一个四足固定着陆器——于2028年底或2029年底下降到表面收集样本时,避开粉状土壤和崎岖的地形。
着陆器将在火卫一上停留两个小时,钻取并吸取至少10克(三分之一盎司)的物质,然后返回太空。在离开火星区域之前,它将通过一系列近距离飞掠研究火卫二。并于2030年匆匆返回地球,于2031年在澳大利亚沙漠进行样本交付。
这是一项危险的任务,沿途散布着残骸。
这两颗卫星的名字并不吉利:Phobos在希腊语中意为恐惧,Deimos意为惊恐。它们是战神阿瑞斯(罗马神话中的火星)的两个儿子。
科学家希望了解火星卫星的形成方式
俄罗斯在所有三次火卫一的尝试以及其他许多火星任务中都遭遇了失败。在其唯一的其他火星任务中,日本未能让一艘探测器进入这颗红色行星的轨道。即使是NASA,在试图回答那个迫切的问题时,也经历了失败:生命是否曾经存在于火星上?
通过研究火星的卫星,科学家们希望了解火卫一和火卫二是否是在火星与一颗巨大的太空岩石发生碰撞后形成的。这些卫星也可能是迷失方向的、被火星引力捕获的小行星。
无论哪种情况,科学家们都预计会在火卫一上发现火星的痕迹,这将使这些样本成为极具吸引力的“一石二鸟”的研究对象,有望揭示行星和卫星形成的奥秘,甚至生命的构成。
NASA代理行星科学主任琳赛·海斯(Lindsay Hays)表示,这些发现将有助于塑造未来的火星任务,包括宇航员执行的任务。
“这是一个千载难逢的机会。我们是火星系统首次样本返回任务的一部分,”德国航天局火星车首席工程师马库斯·格雷本斯坦(Markus Grebenstein)说道。
日本并非唯一一个希望获得火星系统岩石和土壤中蕴藏的科学财富的国家。中国计划在2028年发射一项火星样本返回任务,而NASA仍在讨论如何回收“毅力号”火星车收集的30多份样本管,该火星车是目前越野驾驶的新冠军。
日本和中国在将样本送回火星系统方面可能不相上下。两者都以2031年为目标。
日本在此任务中投资了3.5亿美元。NASA贡献了1.22亿美元(合8700万美元),法国航天局约9500万美元(合6800万美元),德国航天局约7900万美元(合5600万美元),欧洲空间局约2400万美元(合1700万美元)。