人類首次挑戰火星衛星採樣 日本探測器拚2031年帶回神祕土壤

記者蕭惟珊／編譯

日本一艘太空探測器週二發射升空，前往火星執行一項前所未有的任務，計畫探索火星神祕的衛星，並將採集的樣本帶回地球。

全球五個太空機構攜手合作，展開這項為期五年的任務，計畫讓機器人探測設備及一輛探測車登陸火衛一（Phobos）。火衛一是火星兩顆小型衛星中體積較大、距離火星較近的一顆。

主導這項大膽採樣任務的日本宇宙航空研究開發機構（JAXA），於黎明前從日本主要太空發射基地所在地種子島發射探測器。約一小時後，官員宣布任務成功，確認探測器已依照計畫與火箭分離。飛行控制人員隨即爆出掌聲，紛紛起立握手、擁抱慶祝。

至今尚無任何國家成功從火星或其衛星帶回樣本

儘管美國國家航空暨太空總署（NASA）過去50年已成功讓9艘太空探測器登陸火星，中國也在2021年成功登陸火星，但至今仍沒有人類探測器登上火衛一或另一顆衛星火衛二（Deimos）。此外，也沒有任何國家成功從火星帶回樣本，更不用說從火星的衛星採集樣本。

如果任務順利，來自火衛一的塵埃、土壤及岩石碎片，將於2031年抵達地球。

參與這項計畫的NASA天文物理學家Tom Statler表示：「現在充滿了腎上腺素、興奮感，還有許多令人驚嘆的時刻。」

日本在這項任務上具有一定優勢，因為過去已成功執行兩次小行星樣本返回任務。

火衛一是一顆外形凹凸不平的小型岩石天體

火衛一是一顆外形凹凸不平、形似馬鈴薯的岩石天體，直徑僅約14英里（22公里）。透過研究其岩石樣本，科學家可望了解火星衛星，甚至其他行星衛星的形成過程。

這項任務稱為「火星衛星探測計畫」（Martian Moons Exploration，簡稱MMX），耗資5.78億美元，使用一艘重達5公噸的大型太空探測器，預計明年夏末抵達火星。探測器將配合火衛一環繞火星運行的近距離軌道，隨後釋放由法國與德國合作研製的探測車Idefix。這個名稱取自《阿斯特里克斯歷險記》（Asterix）漫畫中的白色㹴犬。

Idefix的體積不比微波爐大，將自行降落至火衛一表面。由於火衛一的重力極低，探測車著陸後會持續彈跳數分鐘，才逐漸停下。

Idefix探測車登陸後將如何運作？

這輛四輪探測車的設計，可讓它在翻覆著陸時自行恢復正立姿勢。不過，法國國家太空研究中心的Julien Baroukh表示，如果探測車陷入鬆軟土壤，或卡在岩石之間，情況就難以預料。

他補充，一旦探測車展開太陽能板，就無法再自行翻正，因此探測車將以極為緩慢的速度移動，每秒僅前進1毫米（0.04英吋）。

根據Baroukh說法，Idefix將扮演「安全偵察員」的角色，在火衛一表面進行為期100天的探索。日本飛行控制人員希望，當母艦所搭載的四足固定式登陸器於2028年底或2029年下降至火衛一表面採集樣本時，能夠避開粉末狀土壤及崎嶇地形。

登陸器將只在火衛一表面停留兩小時，透過鑽探與真空吸取方式，採集至少三分之一盎司（10公克）的物質，隨後重新發射升空。

之後，探測器將在多次飛掠火衛二的過程中進行觀測，並於2030年離開火星附近區域，返回地球，預計2031年將樣本送抵澳洲沙漠地區。

這是一項充滿風險的任務，過去已有不少探測器在類似探索途中失事。

就連火星衛星的名稱也不太令人安心：Phobos在希臘文中意為「恐懼」，Deimos則意為「驚懼」。兩者是希臘神話戰神阿瑞斯（Ares）的雙胞胎兒子，而阿瑞斯在羅馬神話中對應的神祇就是瑪爾斯（Mars）。

科學家盼揭開火星兩顆衛星的形成之謎

俄羅斯過去三次探索火衛一的任務全數失敗，其他多項火星探索計畫也遭遇挫折。日本此前唯一一次火星任務，同樣未能成功讓探測器進入火星軌道。即使是NASA，在試圖解答「火星是否曾經存在生命？」這個重大問題的過程中，也曾經歷多次失敗。

科學家希望透過研究火星的衛星，了解火衛一與火衛二是否形成於遠古時期火星遭受大型太空岩石撞擊之後。另一種可能性是，這兩顆衛星原本是小行星，後來受到火星重力捕獲。

無論哪一種情況，科學家都預期能在火衛一上找到來自火星的物質痕跡，使採集的樣本具有一舉兩得的研究價值，有助於解開行星與衛星形成過程的謎團，甚至可能進一步了解生命形成所需的條件。

NASA代理行星科學部門主任Lindsay Hays表示，相關研究成果也將協助規劃未來的火星任務，包括載人探索任務。

德國太空總署探測車計畫負責人Markus Grebenstein表示：「這是一生難得一次的機會。我們正參與首個從火星系統帶回樣本的任務。」

日本並非唯一希望取得火星系統岩石與土壤中珍貴科學資訊的國家。中國計畫於2028年發射火星樣本返回任務，而NASA仍在討論，該如何取回「毅力號」（Perseverance）火星探測車已收集的30多支樣本管。毅力號目前也是在地球以外天體上行駛距離最長的探測車。

日本與中國在從火星系統帶回樣本的競賽中，可能不相上下。兩國都以2031年為目標。

日本為這項任務投入3.5億美元，NASA出資8,700萬美元，法國太空機構約投入6,800萬美元，德國太空機構約投入5,600萬美元，歐洲太空總署（ESA）則提供約1,700萬美元。

資料來源：The Associated Press