日本周一发射了一项耗资5.78亿美元的太空任务，开启为期五年的探索之旅，目标是登陆火星最大的卫星并采集样本带回地球。这项大胆的国际合作项目有望为太阳系的形成提供新的认识。
这项名为“火星卫星探测”（MMX）的机器人探测任务，于美国东部时间周一下午3点41分（日本标准时间周二凌晨4点41分）从日本南部的种子岛航天中心发射升空。
MMX探测器搭乘日本旗舰级运载火箭H3升空，该火箭高207英尺（63米）。此次为MMX任务配置的火箭首次采用了增强版方案，包括四个捆绑式固体助推器、全推力主发动机以及加长的有效载荷整流罩，以满足日本迄今为止最重、最具雄心的行星际任务需求。
火箭上面级将MMX探测器加速至每小时超过24000英里的速度，足以摆脱地球引力束缚，开启为期10个月的奔火之旅。这艘重达近9900磅（4.5公吨）的探测器，三分之二的质量为推进剂，在发射约71分钟后与H3火箭分离。
日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）理事长山川宏宣布此次发射取得成功。“为期五年的漫长旅程才刚刚开始，”山川说道。
据JAXA该任务项目经理川胜康弘介绍，MMX探测器与地面控制中心建立联系、展开太阳能电池板后，与H3火箭分离不久便处于“非常稳定的状态”。“目前一切顺利。”
“我们今天发射的MMX任务极具挑战性，其目标是实现世界首次从火星卫星采样返回，”日本科学大臣关芳弘表示。“我们希望通过这项任务取得的成果，能够推动我国空间科学和探测技术的发展。”
延续既有成就
此次火星卫星探测任务，是在日本成功主导“隼鸟号”和“隼鸟2号”任务的基础上展开的——这两项任务是世界上首批成功从小行星带回原始样本的探测项目。科学家认为，火卫一本身可能是数十亿年前被火星引力捕获的一颗小行星。MMX的科学目标之一，就是验证这一理论是否成立。
川胜康弘表示，凭借“隼鸟号”系列任务的经验，深空采样返回已成为日本航天计划的“特色专长”。在MMX任务中，日本吸引了美国国家航空航天局（NASA）以及欧洲航天机构的参与。
“我们在这些领域已有成熟的成功经验，”川胜康弘说。“正因如此，我相信各方参与此次合作，是基于这样的认知：如果想开展天体采样返回任务，加入由日本主导的任务，比美国或欧洲自行发射任务更有把握取得成功。”
MMX探测器预计于明年8月抵达火星附近，之后将在那里停留约三年时间，对火星的两颗卫星——火卫一和火卫二——进行一系列探测活动。火卫一是两颗卫星中较大的一颗，呈凹凸不平的马铃薯状，平均直径为14英里（22公里），表面积与美国休斯顿市相当。
抵达火星后，MMX将抛弃推进舱——该舱段在燃烧完全部燃料以进入环火轨道后便成为无用的重量。此后，MMX探测器的主体部分（即配备四条着陆支架的探测舱）将继续靠近火卫一。
由于火卫一的引力过于微弱，而火星的引力又过于强大，MMX探测器无法进入环绕火卫一的稳定轨道。因此，该探测器将采用所谓的“准卫星轨道”飞行方式，即始终受火星引力束缚，同时仍能围绕火卫一进行机动飞行。
该任务对火卫一的探测侦察将在2028年末或2029年初达到高潮，届时MMX主探测器将释放一个小型探测车，降落到火卫一表面。这款名为“Idefix”的四轮机器人，是法国和德国航天机构的贡献成果。Idefix体积相当于一个大鞋盒，将尝试在火卫一表面行驶长达100天，同时应对该卫星崎岖的地形和微弱的引力（不足地球引力的千分之一）。
MMX任务的高潮将在2029年晚些时候到来，届时主探测器将尝试在火卫一表面进行最多两次着陆。该探测器的着陆支架经过专门设计，能够吸收每次着陆产生的能量，以降低因火卫一微弱且不均匀的引力场而导致探测器倾覆或反弹至太空的风险。
探测器将在火卫一表面停留数小时，利用两套独立的机制采集这颗火星卫星的样本。探测器机械臂末端的取芯钻头将钻取一份雪茄形状的样本，而安装在其中一条着陆支架上、由NASA提供的气动采样器，将发射一筒高压氮气，把火卫一表面的碎屑扫入采集罐中。
样本如何返回地球
据科学家预计，MMX探测器总共将从火卫一采集至少10克（约三分之一盎司）的物质。重返太空后，MMX将抛弃着陆支架，并于2030年点燃发动机启程返回地球，引导样本返回舱于2031年降落在澳大利亚南部一处偏远着陆区。
科学家们将回收这些样本，并在日本的实验室中进行分析。作为对NASA为MMX任务所作贡献的回报，美国研究人员将获得15%的火卫一样本——NASA为该任务提供了其中一个采样器，以及一台用于测量火星卫星元素成分的伽马射线和中子光谱仪。
“关于火卫一和火卫二，最引人入胜的问题之一，就是这两颗小卫星究竟为何会出现在那里，”NASA太阳系小天体首席科学家汤姆·斯塔特勒表示。“从某些方面来看，它们与小行星带外侧区域的小行星颇为相似，因此它们有可能是被火星引力捕获的小行星。但也有其他证据表明，这两颗卫星可能是火星早期历史上一次巨大撞击事件留下的残骸。”
“通过前往火星卫星、对其进行近距离研究，并将样本带回地球，我们将能够确定火卫一的物质成分，究竟更符合小行星的特征，还是与一次涉及火星的撞击事件所产生的碎片特征更为一致，”斯塔特勒说道。
火卫一与火星的距离，大约是月球与地球距离的四十分之一。由于距离火星如此之近，MMX探测器有可能采集到火星本身的物质痕迹——这些物质可能是在火卫一形成或被捕获后，从火星上降落到其表面的。这或许能让科学家提前一窥未来的研究成果——届时，科学家们终将直接从火星表面获取样本，而这项任务的难度将远高于从火卫一采样返回。
川胜康弘表示，MMX对火卫一的探测侦察，也有助于未来任务规划者评估该卫星是否适合作为人类探索的目的地，或许可以将其作为地球与火星之间的中转站。
MMX并非首个尝试从火卫一采样返回的任务。俄罗斯的“福布斯-土壤”号采样返回任务于2011年发射后不久便告失败，未能启程前往火星。苏联曾于1988年发射两艘配备火卫一着陆器的探测器前往火星，但地面团队在这两艘探测器完成任务之前便与它们失去了联系。
科学家们希望，通过MMX任务，最终能够获得他们数十年来一直渴求的、关于火星卫星的确凿数据。
“从本质上讲，这些天体看起来更像是原始小行星，而非其他类型的天体，但目前的数据都来自于远距离的遥感观测，”法国小行星科学家、Idefix探测车项目联合负责人帕特里克·米歇尔表示。“这些数据无法像实验室中的采样返回分析那样，真正准确地告诉我们这些天体的具体属性。”
“这项任务的目标实际上是揭示火星卫星的起源，”米歇尔说。“如果我们弄清楚了它们的起源，这将为我们揭示太阳系早期阶段的一些信息。”
Q&A
Q1：MMX任务的目标是什么？
A：MMX任务旨在实现世界首次从火星卫星采样返回，探测器将登陆火卫一并采集至少10克样本，带回地球供科学家分析，以揭示火星卫星的起源。
Q2：MMX探测器什么时候能完成任务返回地球？
A：MMX探测器计划明年8月抵达火星附近，2029年尝试在火卫一着陆采样，随后于2030年启程返回地球，样本返回舱预计2031年降落在澳大利亚南部。
Q3：MMX任务中有哪些国际合作？
A：MMX任务由日本JAXA主导，获得了美国NASA和欧洲航天机构的支持。NASA提供了采样器和光谱仪等设备，法国和德国航天机构则提供了名为Idefix的探测车。
