مأموریت MMX ژاپن: نخستین نمونه‌برداری از قمرهای مریخ

مقدمه

مأموریت «اکتشاف قمرهای مریخ» (Martian Moons eXploration یا MMX) ژاپن یکی از بلندپروازانه‌ترین پروژه‌های فضایی تاریخ است. هدف این مأموریت، بازگرداندن نخستین نمونه‌های مادی از منظومه مریخ به زمین است. فضاپیمای MMX قرار است با فرود بر قمر فوبوس، نمونه‌هایی از سطح آن جمع‌آوری کرده و در سال ۲۰۳۱ به زمین بازگرداند. این مأموریت نه تنها به مطالعه خود قمرها می‌پردازد، بلکه می‌تواند سرنخ‌هایی درباره رویدادهای شکل‌گیری منظومه شمسی در حدود ۴.۶ میلیارد سال پیش ارائه دهد.

فضاپیما و اجزای آن

فضاپیمای MMX از سه بخش اصلی تشکیل شده است: ماژول پیشران (Propulsion Module)، ماژول اکتشاف (Exploration Module) و ماژول بازگشت (Return Module). ماژول پیشران، فضاپیما را به سمت مریخ هدایت می‌کند. ماژول اکتشاف که بیشتر ابزارهای علمی و یک rover کوچک به نام IDEFIX را حمل می‌کند، وظیفه اصلی مطالعه قمرها را بر عهده دارد. ماژول بازگشت نیز کپسول نمونه را در خود جای داده است که در پایان مأموریت به زمین بازمی‌گردد.

rover IDEFIX که توسط آژانس فضایی فرانسه (CNES) و مرکز هوافضای آلمان (DLR) ساخته شده، به دوربین‌ها و طیف‌سنج رامان (RAX) و رادیومتر کوچک (miniRAD) مجهز است تا ترکیب و دمای سطح فوبوس را تحلیل کند. نام این rover از سگی در کمیک‌های فرانسوی «آستریکس» گرفته شده است.

از دیگر ابزارهای علمی می‌توان به طیف‌سنج گاما و نوترون MEGANE ناسا، طیف‌سنج فروسرخ MIRS فرانسه، دوربین تله‌فوتو TENGOO، دوربین چندطیفی OROCHI، ارتفاع‌سنج لیزری LIDAR و طیف‌سنج جرمی MSA اشاره کرد. ماژول بازگشت نیز شامل آشکارساز گرد و غبار مداری مریخ (CMDM) و آشکارساز تشعشعات بین‌سیاره‌ای (IREM) است.

سفر و عملیات در منظومه مریخ

MMX قرار است در اکتبر ۲۰۲۶ (یا به روایتی ۲۰۲۴) با موشک H3 از مرکز فضایی تانگاشیما ژاپن پرتاب شود. پس از حدود ۱۰ ماه سفر، در آگوست ۲۰۲۷ به مدار مریخ می‌رسد. سپس ماژول پیشران جدا شده و فضاپیما وارد مدار شبه‌قمری (Quasi-Satellite Orbit) فوبوس می‌شود تا بتواند به طور هماهنگ با این قمر کوچک به دور مریخ بگردد.

در ماه‌های نخست، فضاپیما از ارتفاع‌های مختلف به نقشه‌برداری از سطح فوبوس پرداخته و سایت‌های فرود احتمالی را شناسایی می‌کند. rover IDEFIX در اواخر ۲۰۲۸ یا اوایل ۲۰۲۹ از ارتفاع حدود ۴۰ متری رها می‌شود و به دلیل گرانش بسیار ضعیف فوبوس (حدود ۱/۱۰۰۰ گرانش زمین) به آرامی روی سطح فرود می‌آید. این rover پس از چند بار جهش، خود را بازیابی کرده و به کاوش می‌پردازد.

نمونه‌برداری و بازگشت

عملیات نمونه‌برداری از دسامبر ۲۰۲۸ آغاز می‌شود. فضاپیما دو فرود برای جمع‌آوری نمونه انجام می‌دهد و با استفاده از دو مکانیزم نمونه‌برداری (C-sampler و P-sampler) حداقل ۱۰ گرم از مواد سطح فوبوس را جمع‌آوری کرده و در کپسول بازگشت قرار می‌دهد. سپس فضاپیما به مدار بازمی‌گردد و پس از حدود سه سال مطالعه فوبوس، در سال ۲۰۳۰ به مدار مریخ منتقل می‌شود تا با پروازهای متعدد از نزدیک دییموس (Deimos) نیز داده جمع‌آوری کند.

در اواخر ۲۰۳۰، ماژول اکتشاف جدا شده و ماژول بازگشت با روشن کردن موتور خود، از گرانش مریخ خارج شده و سفر هشت‌ماهه به زمین را آغاز می‌کند. در سال ۲۰۳۱، کپسول نمونه جدا شده و با چتر نجات در منطقه وومرا در استرالیا فرود می‌آید. نمونه‌ها سپس برای تحلیل آزمایشگاهی به ژاپن و شرکای بین‌المللی منتقل می‌شوند.

اهمیت علمی: منشأ قمرهای مریخ

دو نظریه اصلی درباره منشأ فوبوس و دییموس وجود دارد. نظریه اول می‌گوید این قمرها اجرام سیارک‌مانندی از نوع D هستند که در جای دیگری از منظومه شمسی شکل گرفته و سپس توسط گرانش مریخ به دام افتاده‌اند. شباهت طیفی این قمرها به سیارک‌های نوع D که مواد باستانی منظومه شمسی را حفظ کرده‌اند، از این نظریه حمایت می‌کند. اما مدارهای تقریباً دایره‌ای و هم‌صفحه با استوای مریخ، این نظریه را پیچیده می‌کند؛ زیرا یک سیارک به دام افتاده معمولاً مدار بیضوی و شیب‌دار خواهد داشت.

نظریه دوم، سناریویی خشونت‌آمیزتر اما آشنا را پیشنهاد می‌کند: برخورد عظیم یک جرم آسمانی با مریخ اولیه می‌تواند مواد زیادی را به مدار پرتاب کرده و یک قرص زباله تشکیل دهد که سپس به هم پیوسته و قمرها را ساخته است. این سناریو شبیه به فرضیه شکل‌گیری ماه زمین از برخورد یک جرم بزرگ با زمین اولیه است.

تعیین منشأ قمرها می‌تواند به درک تاریخ مریخ و زمین کمک کند. به گفته تام استاتلر، دانشمند برنامه MMX در ناسا: «با کشف منشأ قمرها، بینش‌های جدیدی درباره تاریخ مریخ و زمین به دست می‌آوریم، به‌ویژه رویدادهایی که میلیاردها سال پیش این دو سیاره را شکل داده‌اند.»

نتیجه‌گیری

مأموریت MMX ژاپن با بازگرداندن نخستین نمونه‌ها از منظومه مریخ، گامی بزرگ در اکتشافات فضایی است. این مأموریت نه تنها به پرسش‌های بنیادین درباره منشأ قمرهای مریخ پاسخ می‌دهد، بلکه درک ما از فرآیندهای شکل‌گیری سیارات و تاریخ منظومه شمسی را عمیق‌تر می‌کند. اگر همه چیز طبق برنامه پیش برود، نمونه‌های فوبوس در سال ۲۰۳۱ به زمین می‌رسند و فصل جدیدی از پژوهش‌های سیاره‌ای را آغاز می‌کنند.