Japońska sonda MMX wyląduje na Fobosie i przywiezie na Ziemię 10 gramów księżyca Marsa

Japonia szykuje się do czegoś, czego żadna agencja kosmiczna dotąd nie dokonała: lądowania na księżycu Marsa, pobrania co najmniej 10 gramów jego powierzchni i przetransportowania tej garstki pyłu na Ziemię. Sonda nazywa się MMX (od ang. Martian Moons eXploration), a jej celem jest Fobos – nierówny, ziemniakowaty księżyc o długości około 27 kilometrów, który okrąża Marsa bliżej niż jakikolwiek inny znany księżyc okrąża swoją planetę. Jeśli plan się powiedzie, laboratoria na Ziemi będą miały pierwszą fizyczną próbkę pobraną kiedykolwiek z układu Marsa.

To ważne, ponieważ nikt nie wie, skąd Mars wziął swoje dwa księżyce. Fobos i jego mniejszy brat Dejmos mogą być asteroidami, które zboczyły zbyt blisko i zostały przechwycone, albo mogą być gruzem wyrzuconym na orbitę, gdy coś ogromnego uderzyło w Marsa. Każda odpowiedź opowiada inną historię o wczesnym Układzie Słonecznym, a tylko próbka przeanalizowana w laboratorium może to rozstrzygnąć.

Misją kieruje Japońska Agencja Badań Kosmicznych (JAXA), agencja stojąca za sondami Hayabusa, które przywiozły ziarna dwóch asteroid. Partnerami są NASA, francuska agencja kosmiczna CNES, Niemieckie Centrum Lotnictwa i Kosmonautyki (DLR) oraz Europejska Agencja Kosmiczna. JAXA określa ją mianem największej międzynarodowej misji planetarnej, jaką Japonia kiedykolwiek prowadziła.

„Marsjański księżyc Fobos pozostaje niezbadanym krańcem dla ludzkości” – powiedział w oświadczeniu JAXA kierownik projektu MMX, Kawakatsu Yasuhiro. „Przywożąc próbki z Fobosa, mamy nadzieję zbadać, jak powstały marsjańskie księżyce, jak ewoluowała sfera Marsa i jak pochodziły woda oraz materiały organiczne znalezione na planetach skalistych.”

Jak MMX planuje pobrać kawałek księżyca

Sonda ma około 9 metrów długości i składa się z trzech ułożonych na sobie modułów: modułu napędowego służącego do hamowania na orbicie wokół Marsa, modułu badawczego z nogami do lądowania i sprzętem do pobierania próbek oraz modułu powrotnego, który przewiezie próbkę na Ziemię. Według ESA niesie 11 instrumentów naukowych – siedem na głównej sondzie i cztery na małym łaziku.

Fobos jest zbyt mały, aby orbitować w zwykły sposób. Jego grawitacja jest mniejsza niż jedna tysięczna ziemskiej, dlatego MMX będzie latać po tak zwanej orbicie quasi-satelitarnej: technicznie okrąża Marsa, ale porusza się w zgodzie z Fobosem i wydaje się okrążać księżyc. Stamtąd teleskopowa kamera o nazwie TENGOO może dostrzec obiekty o średnicy około 40 centymetrów, podczas gdy szerokokątna kamera OROCHI, laserowy wysokościomierz, francuski spektrometr podczerwieni MIRS oraz instrument gamma-neutronowy NASA o nazwie MEGANE mapują teren, minerały i pierwiastki chemiczne.

Zanim główna sonda zaryzykuje lądowanie, zrzuci zwiadowcę. Idefix, 25-kilogramowy łazik zbudowany przez CNES i DLR, spadnie z wysokości od 40 do 100 metrów nad powierzchnią, wyprostuje się i będzie toczyć się przez około 100 dni. Na Fobosie będzie ważył tyle, co na Ziemi 15 gramów – mniej więcej kilka kartek papieru.

Potem następuje dotknięcie powierzchni. Moduł badawczy pozostanie na powierzchni przez około dwie i pół godziny i może wylądować drugi raz w innym miejscu. Jego głównym narzędziem jest wiertło na ramieniu robotycznym, które wgryza się na głębokość około 2 centymetrów – wystarczająco głęboko, aby dotrzeć do materiału, którego nie zmieniły chemicznie światło słoneczne ani promieniowanie. Dostarczone przez NASA urządzenie zapasowe wdmuchuje ziarna powierzchni do pojemnika strumieniem azotu – ta sama zasada, którą zastosowano w OSIRIS-REx na asteroidzie Bennu, choć w słabej grawitacji Fobosa strumień ten niesie niewielkie ryzyko przewrócenia sondy.

Dlaczego księżyc Marsa, a nie sam Mars

Pytanie, skąd wziął się Fobos, jest tak naprawdę pytaniem o to, w jaki sposób planety zdobywają wodę. Jeśli Fobos jest przechwyconą asteroidą, powinien wyglądać jak ciemne, bogate w węgiel asteroidy, które mogły dostarczyć wodę i cząsteczki organiczne młodym planetom skalistym. Jeśli powstał z gruzu po gigantycznym uderzeniu, powinien składać się głównie z marsjańskiej skorupy.

„Klucz do tej zagadki leży w marsjańskich księżycach, które bardzo przypominają węglowe asteroidy – właśnie te ciała niebieskie zdolne przenosić składniki atmosfery i wody” – powiedział główny badacz Kuramoto Kiyoshi. Fobos rzeczywiście wygląda z zewnątrz jak przechwycona asteroida, ale jego orbita, prawie kołowa i blisko równika Marsa, jest trudna do wyjaśnienia, gdyby został po prostu schwytany z przelatującego ruchu.

Jest też bonus. Uderzenia asteroid w Marsa wyrzucały marsjańską glebę w przestrzeń kosmiczną przez miliardy lat, a Fobos krąży tak blisko, że uważa się, iż zbiera część tych odłamków. Próbka z Fobosa może zatem zawierać ziarna samego Marsa. W związku z praktycznym anulowaniem programu Mars Sample Return NASA i ESA po presji budżetowej, MMX może dostarczyć pierwszy materiał z Marsa, który dotrze na Ziemię celowo, a nie jako meteoryt.

Cel, który pokonał dotąd wszystkich odwiedzających

Skala wyzwania widoczna jest w historii. Związek Radziecki stracił obie swoje sondy Fobos, zanim dotarły do księżyca, a późniejsza rosyjska próba pobrania próbek, Fobos-Grunt, nigdy nie opuściła orbity Ziemi. Żadna sonda nigdy nie dotknęła Fobosa.

W porównaniu z tym, co było wcześniej, 10 gramów to duży łup. Sonda Hayabusa JAXA przywiozła tylko maleńkie ziarna z asteroidy Itokawa, a Hayabusa2 przyniosła około 5,4 grama z asteroidy Ryugu. MMX byłby też pierwszym statkiem kosmicznym, który wylądowałby i wystartował z księżyca innej planety, a także pierwszym, który powróciłby na Ziemię po podróży w obie strony do układu Marsa.

Misja ma też kilka dodatków. Dwie kamery ultra wysokiej rozdzielczości zbudowane z japońskim nadawcą NHK będą filmować Marsa i jego księżyce w 8K, a w drodze powrotnej MMX przeleci obok Dejmosa – mniejszego i jeszcze słabiej zbadanego z tej pary.

Czego MMX nie może obiecać

Misje polegające na pobraniu próbek to długie łańcuchy rzeczy, które muszą się udać, a MMX ma kilka słabych ogniw. Rakieta jest pierwszym. Japońska H3 straciła satelitę nawigacyjnego podczas nieudanego lotu, zanim wróciła do użytku udanym startem tego lata, więc pojedynczy start niesie całą misję.

Lądowanie jest drugim. Nikt nie zmierzył, jak twarda lub luźna jest powierzchnia Fobosa – właśnie dlatego Idefix idzie pierwszy. Zapasowy próbnik gazowy może przewrócić sondę, a misja, która ląduje tylko raz, pobierze próbkę tylko z jednego miejsca na księżycu, którego kolor i faktura różnią się na całej powierzchni.

Wreszcie, nawet doskonała próbka może nie zakończyć debaty. Ziarna Marsa zmieszane z glebą mogą sprawić, że Fobos będzie wyglądać na bardziej marsjański, niż jest, a księżyc złożony z gruzu po uderzeniu może nadal zawierać materiał asteroidy. Naukowcy spodziewają się, że odpowiedź przyjdzie z izotopów i minerałów mierzonych przez lata, a nie z pojedynczego wyniku nagłówkowego.

Najczęściej zadawane pytania o MMX i Fobosa

Kiedy startuje MMX?

MMX ma wystartować na rakiecie H3 z Centrum Kosmicznego Tanegashima w południowej Japonii o 04:41 czasu japońskiego 20 października 2026 roku, co odpowiada 19:41 UTC i 21:41 CEST 19 października. Daty startu mogą się przesunąć z powodu pogody lub kontroli technicznych.

Ile czasu zajmuje MMX dotarcie na Marsa?

Około roku. Sonda ma wejść na orbitę Marsa w sierpniu 2027 roku i rozpocząć orbitę quasi-satelitarną wokół Fobosa w następnym miesiącu.

Kiedy próbka z Fobosa dotrze na Ziemię?

Kapsuła powrotna ma wylądować na spadochronie w Australii w 2031 roku, po czym zostanie przewieziona do Japonii do analizy. Misja została zaprojektowana tak, aby przywieźć co najmniej 10 gramów materiału.

Dlaczego Fobos jest ważny?

Fobos może być przechwyconą asteroidą lub fragmentem Marsa wyrzuconym w przestrzeń przez starożytne uderzenie. Jego skład może ujawnić, które z tych jest prawdziwe, i pomóc wyjaśnić, w jaki sposób woda i cząsteczki organiczne dotarły na Ziemię i Marsa. Może też zawierać ziarna marsjańskiej gleby.

Czy ktokolwiek wcześniej lądował na Fobosie?

Nie. Dwie radzieckie sondy zostały utracone w 1988 i 1989 roku, zanim dotarły do księżyca, a rosyjska misja Fobos-Grunt nie powiodła się na orbicie Ziemi w 2011 roku. MMX będzie pierwszym statkiem kosmicznym, który dotknie jego powierzchni.

Co dalej

Jeśli start dojdzie do skutku, MMX dotrze na Marsa w sierpniu 2027 roku i osiągnie orbitę wokół Fobosa we wrześniu 2027 roku. Idefix ma zostać uwolniony na początku 2029 roku, główna sonda ma dotknąć powierzchni w 2030 roku, a kapsuła z próbką ma wylądować w Australii w 2031 roku. Sonda Mars Express ESA, której działanie potwierdzono co najmniej do 2029 roku, może wspierać obserwacje z góry.

Tagi: astronomia, Mars, eksploracja kosmosu, Fobos, JAXA, MMX