出品/星动无极
北京时间10月20日凌晨4时41分,日本H3火箭从种子岛宇宙中心点火升空,将火星卫星探测任务MMX送入预定轨道。日本宇宙航空研究开发机构的直播画面显示,火箭飞行程序按计划执行。尽管是黎明前的发射,仍有数千人通过直播观看,留言为任务送行。
MMX的全称是Martian Moons eXploration,任务对象是火星两颗卫星中较大的火卫一。探测器重约5吨,由推进舱、探测舱与返回舱三部分组成,携带13台科学仪器,任务由日本宇宙航空研究开发机构牵头,美国、法国、德国与欧洲空间局参与,另有多所大学与企业承担分系统研制。按规划,探测器将在2027年8月前后抵达火星系统,环绕火卫一运行,寻找合适的着陆与采样点。法德联合研制的Idefix火星车将先期投放至火卫一表面,这颗四轮小车以每秒1毫米量级的低速移动,计划用约100天勘察地形,为主着陆器选定落区。火星车只有微波炉大小,四轮底盘要在几乎无大气的表面上保持姿态,任何一次翻覆都没有补救手段,法国国家空间研究中心的项目官员把这一环节称作整个任务里最紧张的部分。
MMX将围绕火卫一展开一整年的勘察。13台仪器分别对准火卫一的表面形貌、物质成分、内部结构与重力场,对火卫二则只做远距离观测。任务链上的每一步都省不得,先环轨成像,再放火星车,再落采样器,最后由返回舱带着样品回家。日本此前的隼鸟系列在小行星采样上积累过成功经验,但火星轨道环节此前多次受挫,这次任务能否闭环,关键在环绕与着陆两段。
火卫一是一颗不规则小卫星,直径约22公里,轨道距离火星极近。着陆与采样动作计划在2028年至2030年之间执行,不同机构的口径存在差异。欧洲空间局项目科学家的表述是2030年前后完成着陆采样,另有媒体援引项目方口径为2028年或2029年。采样装置计划在两小时内钻取至少10克火卫一表层与次表层物质,装入返回舱。返回舱预计2031年在澳大利亚沙漠着陆,这将是人类首次从火星卫星取回样品。任务期间,探测器还将对另一颗卫星火卫二进行远距离观测,但不着陆。
项目总投入约5.78亿美元,其中日本宇宙航空研究开发机构出资约3.5亿美元,美国航天局出资8700万美元,法国国家空间研究中心6800万美元,德国航天中心5600万美元,欧洲空间局1700万美元。任务的科学目标指向火卫一的起源:一种假说认为火卫一与火卫二是被火星引力俘获的小行星,另一种假说认为它们源自远古天体撞击火星后溅出的碎屑。样品中可能混有远古撞击抛出的火星物质,实验室分析除判定假说之外,也有机会找到行星演化乃至有机物形成的线索。欧洲空间局项目科学家对此的表述是,样品送回地球后,未来几代科学家仍能用更先进的仪器反复研究。
火星采样返回的赛道上,MMX并非唯一选手。美国毅力号火星车自2021年起在火星表面行进,已采集并封存一批岩芯样品,但美国国会在1月的拨款表决后,火星样品返回任务实质上被搁置。中国天问三号任务计划2028年前后发射,目标是最快2031年把火星样品带回地球。两条时间线在同一区间收拢,火卫一样品与火星样品谁先落地,2031年前后将有答案。与毅力号把样品留在火星表面等待后续任务取回不同,MMX与天问三号都把采样与返回设计在同一个任务里,不依赖第二艘飞行器接力,这在工程上省掉了跨任务衔接的不确定性,也把风险集中在一次飞行上。
对日本而言,这次发射也是对H3火箭深空运力的一次验证。把5吨级火星探测器送上奔火轨道,本身就是对H3地球逃逸轨道运载能力的确认。火卫一在任务规划中还有另一重身份,日本宇宙航空研究开发机构称,任务将同步验证以火卫一作为载人火星探测中转站的可行性,确立往返所需的补给与停靠条件,这一部分结论对后续载人火星方案有直接参考价值。
从商业与产业视角看,MMX同样是一份国际分工的样本。五家航天机构按出资比例分摊任务,载荷与地面段分别由各国承担,法国航天局的官员在任务说明中直言火卫一极低重力下的机动是技术上最难的一环,火星车为此把速度压到每秒1毫米。这种多边共担的模式把单国难以承受的验证成本摊开,也让2031年那10克样品的归属从一开始就是国际共享。
发射已经完成,后续节点依次是2027年8月抵达火星系统、环绕火卫一、释放Idefix、着陆采样与2031年返回舱着陆,每一个节点都需要在深空环境中逐一兑现。

