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日本宇宙航天研发机构(JAXA)火星卫星探索计划

时间:2017年05月18日 信息来源:国防科技信息 点击: 【字体:

[据解释型新闻网2017年5月1日报道]日本宇宙航空研发机构(JAXA)已经宣布了一个访问火星的两个卫星并将岩样送回地球的任务。这一计划,将揭开卫星形成的神秘面纱,也可能揭示太阳系是产生生命的奥秘。

太阳系的行星以古希腊和罗马神话命名。火星是战神,而火星的两颗卫星则以神的双胞胎儿子命名:Deimos(恐慌)和Phobos(恐惧)。

不同于月球,Phobos和Deimos很小。Phobos平均直径为22.2公里,而Deimos则为13公里。两个卫星都不在稳定的轨道上,Deimos慢慢离开火星,而Phobos将在2000多万年内击中火星表面。

两颗卫星的小尺寸使其重力太弱,无法吸引到卫星。反而具备小行星的不规则、块状的结构。这引发了一个关于它们形成的重大问题:这些卫星是由火星形成的,还是被捕获的小行星?

影响还是捕获?

月球被认为是当一个火星大小的物体撞上早期的地球时而形成的。碰撞中的物质被抛入地球的轨道,合并成为月球。

类似的事件可能会产生Phobos和Deimos。太阳系形成的最后一幕,陆地行星遭受了一阵冲击。

火星显示出一个如此重大影响的可能证据,因为火星的北半球平均比南部地形低5.5公里。这种类似影响的碎片可能诞生出一个卫星。

或者,Phobos和Deimos可能是由木星的隐约的重力影响的从小行星带分散出来的小行星。由于火星的重力影响,可能会从木星偷走两个卫星。这就是海王星获得Triton的机制,Triton被认为像冥王星一样,曾经是柯伊伯带天体(KBO)。

以上两种假说都有让人较为信服的参数。

两个卫星的轨道是圆形的,在火星自转的平面上。虽然在捕获事件期间发生这种情况的机率非常低,但卫星观测表明它们可能具有类似于其他小行星的成分。

卫星成分的确定将作为“指纹”来区分两个模型。碰撞事件应导致与火星相同的岩石制成的卫星。但如果卫星被捕获,它们将在太阳系的不同部分形成不同的矿物质。

这是新任务需要探索的地方。日本宇宙航空研发机构(JAXA)的火卫探索任务(MMX)将于2024年9月发射,并于2025年8月到达火星。然后,航天器将在未来三年内花费三年时间探索两个卫星和火星周围的大气。

在此期间,火卫探索任务(MMX)将于2029年的夏天降落到Phobos的表面并收集样品返回地球。

由于重力不足,从小的岩石体收集样品是一个艰难的挑战。但这是日本宇宙航空研发机构(JAXA)的专长。该机构曾在2010年从小行星伊藤川(Itokawa)取回过样本。该任务的后续任务Hayabusa2,将于明年抵达小行星Ryugu。

国际合作

火卫任务带来的激动,使得国际积极参与火卫探索任务(MMX)合作。 4月10日,日本宇宙航空研发机构(JAXA)总裁直木秀村(Naoki Okumura )与法国中央太空研究中心(CNES)总裁让·伊夫·勒加尔(Jean-Yves Le Gall)会面。

会议巩固了两个太空机构之间的合作关系。法国中央太空研究中心(CNES)将为火卫探索任务(MMX)提供仪器,并就与火卫相遇的难题的飞行动力专业知识共同合作。

法国仪器将结合高分辨率红外摄像机和光谱仪,一种分析每个图像像素的组成的技术。这将使火卫的岩石被精确到几十分之一米。

该光谱仪像素尺寸小于类似仪器的像素尺寸,如美国宇航局的火星侦察轨道器和欧空局的火星快照。光谱仪也可以帮助火卫探索任务(MMX)选择Phobos上最好的着陆点并取样。

法国中央太空研究中心(CNES)还将探讨搭建流动站探索Phobos表面的可能性,并将在今年11月做出决定。

除了与法国的合作外,火卫探索任务(MMX)还将携带NASA的仪器。虽然法国中央太空研究中心(CNES)的光谱仪将检查卫星上的矿物类型,但NASA仪器将会挑选出各种化学元素。这是通过分析在从太阳或更远的来源宇宙射线轰击期间产生的高能伽马射线和中子来完成的。

这些仪器一起将揭示火星神秘卫星更加完整的构图。

两种假说都提供了奇妙的科学证明。由碰撞碎片形成的卫星将会是保留年轻的火星的条件的时间胶囊。在这个早期的时代,火星和地球预计会比现在更加相似。这个时候的样本可以揭示一个行星如何变得可居住。

但是,对于落在年轻的地球上的陨石来说,从小行星带捕获的卫星将是它们的亲戚。这些陨石被认为是我们的海洋、甚至我们的第一个有机分子的提供者。来自Phobos的样品将是对早期太阳系周围的包裹物的一次探索。

Phobos距离火星的距离越来越短也意味着卫星土壤的顶层,应该布满了火星上散落的陨石。与设法达到地球的火星陨石不同,这样一个短暂的旅程将允许更低密度的材料在旅途中生存。

这种转移的材料也将来自火星,而不是火星车检查的小块土地。这可能会导致更完整的火星及其卫星的照片。

火卫探索任务(MMX)是一个令人兴奋的任务,提供关于太阳周围的卫星形成、火星和水分传送的信息。当我们等待2024年到来之前,你更支持哪种火卫形成的假说?

(作者:中国航天系统科学与工程研究院 傅一程)
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