歷時五年，帶回一小撮火衛一樣本
日本計畫於 2026 年 10 月 20 日從鹿兒島縣種子島宇宙中心發射火星衛星探測計畫（MMX）太空船，展開一項任務：從火星衛星火衛一採集超過 10 公克的物質並帶回地球。太空船預計於 2027 年 8 月抵達火星，並於 2031 年將樣本艙送抵澳洲。
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日本宇宙航空研究開發機構（JAXA）正嘗試完成一項前所未有的任務：從火星系統採集樣本並帶回地球。這批少量的砂土與岩石，或許能解答火衛一及其伴星火衛二，究竟曾是獨立的小行星，還是由火星遭巨大天體撞擊後噴入太空的碎片形成。
NASA 於 10 月 8 日發布的任務簡報公告列出的發射日期為美國東部時間 10 月 19 日，換算為日本時間是 10 月 20 日。日本的發射報導指出，計畫於日本標準時間凌晨約 4 時 40 分搭乘 H3 火箭升空。
MMX 結合了觀測太空船、登陸器、小型探測車，以及能承受返回地球大氣層過程的樣本艙。計畫於 2016 年開始研發，太空船建造費用約為 553 億日圓。日本將運用隼鳥號與隼鳥 2 號成功帶回小行星樣本的經驗，同時挑戰往返火星的漫長旅程。
JAXA 計畫經理川勝康弘曾形容，太空船完工才是團隊的起跑線。發射後，任務才要開始面對艱鉅挑戰：抵達火星、選擇安全的著陸點、在極弱重力環境下採集物質，並將樣本帶回地球。
發射時程為何？
NASA 與歐洲太空總署（ESA）都將日本時間 10 月 20 日列為預定發射日期。JAXA 的任務概要則將時程訂為日本 2026 財政年度，也就是 2026 年 4 月至 2027 年 3 月。
較早的發射計畫原訂於 2026 年 11 月或 12 月升空；NASA 10 月發布的公告與 ESA 的事實資料表則列出 10 月時程。MMX 已於 2026 年 3 月 31 日運抵種子島，進行發射準備。原定 2024 年升空的計畫，因 H3 火箭出現問題而延期。
H3 火箭於 2025 年 12 月再度發生故障，原因是酬載整流罩分離時出現異常；整流罩是包覆太空船的保護外殼。適合高效率前往火星的發射窗口約每 26 個月才出現一次，因此太空船與火箭是否準備就緒格外重要。
任務的主要里程碑為期五年：
- 日本時間 2026 年 10 月 20 日：預定從種子島搭乘 H3 火箭發射。
- 2027 年 8 月：預計抵達火星，接著觀測火衛一與火衛二。
- 不早於 2028 年 12 月：NASA 指出的最早火衛一採樣時程。
- 2029 年初：預定部署 Idefix 探測車。
- 2030 年：預定離開火星。
- 2031 年：預計將樣本艙送抵澳洲。
太空船的著陸與採樣日期仍未確定：NASA 指出的最早日期是 2028 年 12 月，任務相關報導則將採樣時間列為 2029 年或 2030 年。JAXA 表示，太空船在火衛一附近停留多久，將視觀測計畫而定。
衛星起源為何重要
火衛一的直徑約為 20 至 30 公里，軌道距離火星表面約 6,000 公里。儘管太空船已探索火星數十年，MMX 計畫仍將首次對火衛一與火衛二進行長時間近距離調查。
科學家正在檢驗兩種主要的形成假說。捕獲說認為，這些衛星原本是小行星，後來受到火星重力捕獲；撞擊說則認為，巨大天體撞上年輕的火星，噴出的碎片之後聚集形成衛星。
岩石會保留其形成地點的線索。岩石的化學成分與礦物組合，能顯示它們與火星物質或古老小行星物質是否相似。MMX 將結合對兩顆衛星的測量結果，以及對火衛一樣本進行的實驗室分析。
北海道大學教授、MMX 計畫科學家倉本圭曾在 9 月的簡報中說明，為何他認為樣本能分辨這兩種假說。他以日語表示：
這兩種過程所形成物質的化學成分與礦物組合截然不同，因此檢驗樣本就能對此問題做出定論。
JAXA 也希望了解火星系統隨時間如何演變。如果衛星是由撞擊形成，其物質可能保留年輕火星環境的證據；如果它們是被捕獲的小行星，則可能揭示水等物質如何在太陽系中移動。
火衛一可能保存火星碎片
火衛一或許還藏有另一項科學寶藏：火星遭撞擊時噴出的物質顆粒，後來落在這顆衛星上。根據火星大型隕石坑推算，MMX 採集的物質中，約有 0.1% 可能來自火星。
若採集到 10 公克樣本，這個比例相當於約 0.01 公克，也就是 10 毫克的火星物質。這只是對樣本內容的推測；實際成分仍須等樣本艙返回後由科學家判定。
研究火星周遭太空環境的東京大學教授關根康人曾說明，抵達火衛一的物質可補充直接在火星採集的樣本。探測車採集的是特定地點的岩石；撞擊噴入太空的物質，則可能帶來火星更廣泛區域的線索。
其他地方的樣本搜尋計畫也正在變化。據報導，美國政府於 2026 年 1 月因成本不斷上升，取消了 NASA 與 ESA 的火星樣本返回計畫。中國計畫於 2028 年前後發射天問三號，並於 2031 年前後將火星採集的物質帶回地球。
MMX 的採樣目標是火衛一。這項任務的科學價值，在於研究這顆衛星的起源，並可能檢驗其表面物質中散落的火星顆粒。這兩個問題都讓這批小小的樣本值得送回地球實驗室。
由三個部分組成的大型太空船
MMX 高約 5 公尺，展開太陽能板後寬約 9 公尺，是 JAXA 規模最大的太空船之一。ESA 的MMX 事實資料表列出的含燃料總質量約為 4,200 公斤；日本的發射報導則指出，總質量為 4,480 公斤，其中約三分之二是燃料。
太空船由三個模組組成，各有不同任務。推進模組提供引擎與燃料，負責前往火星；探測模組搭載著陸腳架、科學儀器與採樣設備；返回模組則配備將樣本艙送回地球所需的設備。
MMX 會在各模組完成任務後分階段拋棄，以減輕質量，讓後續機動操作消耗較少燃料。返回模組配有獨立推進系統、太陽能電力，以及與地球通訊的大型天線。
三菱電機與 JAXA 合作研發太空船，並在鎌倉製作所主管帶領下成立專責團隊。該公司也參與日本 SLIM 月球著陸器，以及國際太空站貨運太空船的研發。
三菱電機計畫負責人上原明常指出，三個模組同步研發，以及在模擬弱重力環境下測試著陸腳架，是主要工程挑戰。在旅程中模組維持連接的階段，各模組既須獨立運作，也須整合成單一太空船共同運作。
在探測車幾乎沒有重量的地方著陸
火衛一的重力只有地球的約兩千分之一，這使著陸方式變得不同：太空船必須輕柔觸地，避免從表面反彈飛離。四支著陸腳架專為吸收撞擊力、協助 MMX 保持穩定而設計。
重 25 公斤的 Idefix 探測車能具體說明這種差異。ESA 表示，它在火衛一表面承受的重量，大約相當於一個 15 公克物體在地球上的重量。探測車的質量仍是 25 公斤，但火衛一的弱重力對它的拉力小得多。
法國國家太空研究中心（CNES）與德國航空太空中心（DLR）共同研發 Idefix。探測車將在主太空船著陸前先抵達表面，蒐集地形與表面物質資訊，支援著陸準備。
Idefix 配備相機、輻射計與拉曼光譜儀。相機用於檢視地面並協助導航；輻射計測量熱輻射；光譜儀則利用光線辨識礦物。DLR 提供了包括落塔和弱重力環境模擬器在內的測試設備。
著陸前，MMX 將在準衛星軌道上觀測火衛一。簡單來說，太空船會沿著火星周圍的軌道行進，同時保持在火衛一附近，以便反覆觀測。ESA 計畫在衛星附近執行約三年的任務，包括繪製地圖、操作探測車及採集樣本。
兩種方式採集少量珍貴樣本
MMX 配備兩套採樣系統。取芯器將採集深約 2 公分的物質；氣動採樣器則利用加壓氣體，將鬆散的表面物質帶入容器。
JAXA 的採集目標是超過 10 公克；ESA 則將目標定為至少 10 公克。兩套系統讓任務能分別採集表層下方的物質，以及散落在表面的鬆散顆粒。
NASA 合作項目之一是由藍色起源旗下 Honeybee Robotics 開發氣動採樣器。在弱重力環境中採集物質，必須同時控制太空船與地面的接觸，以及顆粒進入採樣設備時的移動。
ESA 的 MMX 計畫科學家埃利奧特・塞夫頓－納什曾說明帶回樣本的優勢：部分最精密的實驗室儀器體積過大、過於敏感，無法送入太空。在地球上，科學家就能用太空船無法搭載的設備檢驗這些顆粒。
日本已展現這種方法的科學價值。隼鳥號帶回小行星糸川的物質，隼鳥 2 號則於 2020 年 12 月從龍宮小行星帶回樣本。MMX 將這些經驗拓展至另一顆行星的衛星，並增添往返火星系統的挑戰。
著陸前儀器將測量什麼
NASA 的 MEGANE 儀器將測量火衛一表面發出的中子與伽馬射線能量，以分析其元素組成。不同元素會在測量結果中呈現不同特徵，協助科學家辨識這顆衛星由何種物質構成。
NASA 的MMX 任務頁面指出，MEGANE 由馬里蘭州的約翰霍普金斯大學應用物理實驗室與加州的勞倫斯利佛摩國家實驗室合作研發。這些測量結果將有助於把衛星表面化學特性與其起源問題連結起來。
法國的 MIRS 紅外線光譜儀將以紅外光研究表面組成。這項儀器由巴黎天文台 LESIA 與其他四間法國實驗室及 CNES 共同研發。相機與雷射測距儀也將協助繪製地圖並選定著陸區域。
德國耶拿的弗勞恩霍夫應用光學與精密工程研究所將提供微型雷射系統。太空船也搭載儀器，用於測量火星周遭環境中的塵埃、輻射與帶電粒子。
JAXA 與 NHK 共同研發了可錄製 4K 與 8K 解析度影像的相機。除了科學測量之外，這些相機也將提供任務周遭環境的細緻影像。川勝表示，他很期待看到相機拍下的畫面。
MMX 也將觀測火星大氣與周遭太空環境。JAXA 希望追蹤大氣物質如何循環並逸散至太空，以協助解釋火星在漫長時間中如何變化。
將樣本艙帶回地球需要全球團隊合作
MMX 由 JAXA 主導，合作夥伴包括 NASA、CNES、DLR 與 ESA。ESA 提供通訊用轉發器與功率放大器，其 Estrack 地面網路將負責傳送指令，並接收太空船狀態資訊與科學資料。
NASA 的深太空網路將提供通訊與導航支援。NASA 也透過由馬歇爾太空飛行中心管理的探索計畫，資助美國科學團隊成員。該機構安排於美東夏令時間 10 月 15 日下午 4 時舉行簡報，介紹其參與內容。
JAXA 宇宙科學研究所於其MMX 計畫說明中指出，透過新建深空地面站改善通訊，是這項任務的技術目標之一。其他目標還包括完成往返火星的旅程，以及改進在天體上的採樣技術。
預計返程約需一年。接近地球時，MMX 將釋放一個直徑約 60 公分的樣本艙。隔熱罩將在大氣層進入階段保護樣本艙，之後預定降落於澳洲沙漠。
回收後，樣本艙將運往位於東京近郊相模原的 JAXA 宇宙科學研究所。工作人員會在專用實驗室開啟樣本艙、取出並編目整理樣本，再提供給科學研究使用。
過去探測火衛一的任務顯示，這個目標極具挑戰。蘇聯於 1988 年發射的福布斯 1 號與福布斯 2 號太空船，在完成任務前便失去聯繫；俄羅斯的福布斯－土壤任務則於 2011 年未能脫離地球軌道。
MMX 的目標是完成整個任務流程：持續觀測、表面探測、採樣與帶回地球。若任務成功，科學家將取得來自火星系統的實體物質，日本也能累積往返火星的實務經驗。
重點整理
- MMX 預定於日本時間 2026 年 10 月 20 日從種子島搭乘 H3 火箭發射。
- 太空船預計於 2027 年 8 月抵達火星，並於 2031 年將樣本送回地球。
- JAXA 計畫利用取芯器與氣動採樣器，從火衛一採集超過 10 公克的物質。
- Idefix 探測車將在主太空船著陸前探測火衛一表面。
- 科學家將檢驗火星衛星是由撞擊碎片形成，還是遭火星捕獲的小行星。
- 樣本中可能含有少量由火星撞擊噴出的物質。
- 返回艙將先降落於澳洲，再運往 JAXA 位於相模原的實驗室。
