日本繞開火星”本星”登陸探測火衛一有何挑戰?
2020無疑是個火星年,阿聯酋、中國和美國先後發射探測任務。日本劍走偏鋒,宣布將在2024年挑戰火星的兩顆衛星,並登陸火衛一(Phobos)後採樣返回。與日本宇宙航空研究開發機構(JAXA)合作該項任務、負責漫遊車結構和移動系統開發這一重任的德國航天中心(DLR)近日披露,工程師們已經開發出了漫遊車的初版模型,正在不來梅進行初始的登陸試驗。
火星的兩顆衛星,火衛一在內側,體積較大,約27公里X22公里X18公里;火衛二在外側,平均半徑為6.2公里。
這兩個太陽系中的“小不點”有何探測價值?德國航天中心表示,它們的起源是個科學難題。兩顆衛星可能是被火星捕獲的小行星,也可能是由一個較大天體與火星相撞形成的。火星、火衛一、火衛二系統的形成機制將幫助我們深入了解太陽系中的行星起源。
作為日本火星探測任務MMX的一部分,火星車計劃於2024年發射成空,2025年進入火星軌道。火星車的著陸時間則安排在2026年底或2027年初,落地後,它將花費約100天詳細分析火衛一的表面特性。
火衛一上的引力只有地球上的千分之二,25公斤重的漫遊車在約40至100米高度處以自由落體的方式著陸。德國航天中心的工程師表示,一個特別的挑戰是,自由落體的漫遊車可能以任何方向落地,其落地的確切位置也充滿了偶然性,可能會撞到岩石。
此外,火衛一上的極端溫差也是個挑戰。火衛一一日繞火星三圈,每次晝夜循環,它的表面溫度都會從零上50攝氏度降至零下150攝氏度。而探測器的內部必須保持相對恆定的溫度以確保科學測量的質量。
日本曾是繼蘇聯和美國之後,地球上第三個向紅色星球發起衝擊的國家。1998年,日本發射“希望號”(Nozomi)火星軌道器,計劃長期調查火星高層大氣及其與太陽風的相互作用,跟踪逃逸氣體。但因發射不久後發生故障,“希望號”最後沒有足夠燃料進入目標軌道。1999年,“希望號”與火星擦肩而過。2003年,日本正式放棄修復“希望號”。
這五年間,不斷嘗試調整、希望繼而失望的過程無疑令人心累。今年2月,日本繞開了火星“本星”,宣布將探測它的兩顆衛星Phobos和Deimos。
如果成功,日本將成為這條賽道上的破紀錄者。要知道,早在1988年,蘇聯就曾連續發射兩個火衛一軌道探測器,均以失聯告終。2011年,俄羅斯再次嘗試挑戰火衛一,變軌失敗,賠上了與之捆綁發射的中國第一個火星探測器“螢火一號”。
日本這次提出採樣返回計劃,受到了“隼鳥2號”(Hayabusa2)成功的鼓舞。該探測器曾在2019年2月成功登陸距離地球約3.4億公里的小行星“龍宮”,採集表面樣本並發現了水合礦物質。同年4月,“隼鳥2號”向“龍宮”發射了一枚金屬彈,將地下物質撞擊出來。隨後,它再次登陸小行星並採集到地下樣本。這些樣本預計在今年12月返回地球。
值得一提的是,日本火衛探測計劃的合作陣容與“隼鳥2號”相同,德國航天中心、法國空間研究中心(CNES)、美國國家航空航天局(NASA)都參與其中。