Průzkum Marťanských měsíců

Kosmická sonda pro průzkum Marsu Moons
Umělecký dojem . Všeobecné údaje

Organizace	JAXA (hlavní) CNES a DLR (rover)
Pole	Studie Phobos
Typ mise	Ukázka vrácení
Postavení	Ve vývoji
Ostatní jména	MMX
Zahájení	Kolem roku 2024
Spouštěč	H3
Stránky	mmx.isas.jaxa.jp

Hlavní milníky

Září 2024	Zahájení
Srpna 2025	Příjezd do marťanského systému
Srpna 2028	Odchod z marťanského systému
Červenec 2029	Zpátky na Zemi

Technická charakteristika

Mše při startu	Asi 4 tuny

Hlavní nástroje

TENGOO / OROCHI	Fotoaparáty
LIDAR	Laserový výškoměr
MacrOmega	Infračervený zobrazovací spektrometr
MEGAN	Gama a neutronový spektrometr
CMDM	Detektor prachu
MSA	Iontový hmotnostní spektrometr

Martian Moons Exploration (zkráceněMMX) jejaponskávesmírná mise ve vývoji, jejímž hlavním cílem jepřivést zpět na Zemi vzorekpůdy zPhobosu, jednoho ze dvoupřírodních satelitů Marsu. Během mise musí vesmírná sonda provést podrobné studium Phobosu aDeimosu nadálku i na místě (pouze pro Phobos). Mise má být zahájena v roce 2024, přičemž vzorek se vrátí na Zemi kolem roku 2029.

MMX není první misí, která se pokusí provést podrobnou studii marťanských měsíců a přivést zpět vzorek z nich na Zemi, ale kosmická loď, která tomu předcházela ( ruské vesmírné sondy Phobos a Phobos-Grunt ), selhala. Hlavním vědeckým cílem mise je zjistit, zda jsou marťanské měsíce asteroidy zachycené Marsem, nebo zda byly vytvořeny agregací materiálu vyvrženého planetou v důsledku obrovského dopadu jako součásti procesu. Analogický tomu, který vedl k formování našeho Měsíce. Odpověď na tuto otázku pomůže zpřesnit scénář formování planet ve sluneční soustavě.

Aby mohla MMX splnit svoji misi, obsahuje přistávací modul, který zahrnuje systém vzorkování Země a nese malý astromobil dodávaný francouzskými a německými vesmírnými agenturami . Vesmírná sonda, jejíž startovací hmotnost se blíží čtyřem tunám, musí mít deset přístrojů včetně několika kamer, lidaru , gama spektrometru a hyperspektrálního zobrazovače pracujícího v blízké infračervené oblasti .

Tajemství původu Phobos a Deimos

Původ dvou malých satelitů planety Mars - Phobos a Deimos - je záhadný. Existují dva scénáře:

• oba satelity jsou asteroidy, které byly zachyceny marťanskou gravitací na začátku historie sluneční soustavy. Elektromagnetické spektrum povrchu satelitů (odrážejících jeho složení), která je blízká typu C a D planetky jako jakož i nízkou hustotou těchto dvou orgánů jdou ve směru této hypotézy;
• tyto satelity byly vytvořeny na místě z úlomků vytvořených nárazem velkého tělesa na povrch Marsu. Velmi nízký sklon a výstřednost z oběžné dráhy dvou satelitů podporují tento výklad.

Každý z těchto scénářů vyvolává otázky, jejichž odpovědi by zlepšily naše chápání způsobu distribuce a transportu materiálů na hranici vnitřní sluneční soustavy, jakož i formování planet:

• pokud jsou satelity zachyceny asteroidy, jak byly materiály tvořící Mars transportovány na počátku historie sluneční soustavy?
• pokud se satelity vytvořily na místě, jaká je povaha obrovského dopadu a jaký vliv měl tento dopad na počátky vývoje Marsu?
• Má Deimos stejný původ jako Phobos?

Průběh projektu

Abychom odpověděli na tuto otázku, japonská vesmírná agentura studovala během desetiletí 2010 misi pro návrat vzorků nazvanou MMX ( Martian Moons Exploration ) . Návrat vzorku odebraného ze země jednoho ze dvou měsíců na Zemi umožní používat nejsilnější analytické nástroje existující na Zemi k identifikaci jejich charakteristik a rekonstituci jejich způsobu formování. Při vývoji této nové mise spoléhá JAXA na svou bezkonkurenční odbornost v oblasti misí pro vracení vzorků půdy převzatých z malých nebeských těles. To bylo získáno pomocí misí Hayabusa a Hayabusa 2 . Studie proveditelnosti začíná v roce 2016 a končí v roce 2017. Oznámený rozpočet je 300 milionů USD. Do vědecké složky spojené s misí jsou zapojeny univerzity v Tokiu , Hokkaïdo a Kobe . Na této studii se podílí francouzská kosmická agentura CNES .

v listopadu 2017americká civilní vesmírná agentura NASA se rozhodla přispět v rámci svého programu Discovery poskytnutím nástroje MEGANE (brýle v japonštině), gama a neutronového spektrografu, který by měl umožnit identifikaci chemických prvků přítomných na povrchu Phobosu . Přístroj byl vyvinut společností Applied Physics Laboratory z Johns Hopkins University .

v dubna 2017, CNES a JAXA podepisují dohodu o spolupráci. Vědecký přístroj vyvinutý s CNES bude blízký infračervený spektrometr (NIRS), infračervená kamera s vysokým rozlišením v kombinaci se spektrometrem, který bude analyzovat složení hornin: „MacrOmega“, Schopnost MacrOmega studovat horniny marťanských měsíců na váhy několika desetin metru poskytnou složení měsíce a určí nejlepší místo pro odebrání vzorku půdy. CNES také studuje dodávku malého vozítka pro průzkum povrchu Phobos v mikroskopickém měřítku.3. října 2018Na okraj tiskové konferenci 69 th IAC (International astronautický kongres) do Brémy , společné prohlášení bylo podepsáno mezi Jean-Yves Le Gall , předseda CNES, Pascale Ehrenfreund , předseda DLR a Hiroshi Yamakawa, předseda JAXA , který se týká Francouzsko-německá spolupráce na designu roveru, který odejde s misí MMX.

v června 2019projektový tým představuje novou architekturu vesmírné sondy, která snižuje její hmotnost z 3,4 na 4 tuny. Mise MMX, která byla do té doby nefinancovaným projektem, dostává zelenou od dozorčího orgánu japonské vesmírné agentury vúnora 2020a vstupuje do vývojové fáze. Celkové náklady na misi se odhadují na 387 milionů EUR. Start je naplánován na rok 2024 a návrat na Zemi v roce 2029.

Vědecké cíle

Mise MMX musí studovat měsíce Marsu, ale také planetu Mars . Vědecké cíle jsou následující:

• určit původ satelitů Phobos a Deimos , zejména přivedením zpět na Zemi vzorek představující nejméně 10 gramů (více než 1000 zrn) půdy Phobos odebraný v hloubce 10 cm pod povrchem. Cílem je nasbírat alespoň 100 gramů.
• porozumět procesům při práci v bezprostředním prostředí Marsu. Jak se satelity Marsu vyvinuly odlišně od standardních asteroidů? Jaké dopady mají změny povrchu a atmosféry Marsu na toto prostředí?
• studujte časové a prostorové rozložení prachových bouří, ledových mraků a vodní páry na planetě Mars.

Technická charakteristika

Vesmírná sonda MMX má hmotnost 4 tuny a skládá se ze tří modulů:

• pohonný modul odpovědný za přivedení vesmírné sondy na Mars
• průzkumný modul zahrnující čtyřnohé přistávací zařízení a systém vzorkování měsíční půdy;
• modul odpovědný za přenesení kapsle obsahující vzorek půdy zpět na Zemi.

Vědecké vybavení

Užitečné zatížení by mohla zahrnovat následující vědecké přístroje:

• kamera TENGOO ( TElescopic Nadir imager for GeOmOrphology ), která pořizuje snímky ve viditelném světle, když vesmírná sonda obíhá měsíce. Jeho teleobjektiv by mu měl umožnit získávat snímky s prostorovým rozlišením 40 centimetrů. Ty pořízené v různých vlnových délkách umožní získat rozložení různých materiálů na povrchu Měsíce a umožní identifikovat místo přistání, které nepředstavuje riziko. Fotoaparát byl vyvinut univerzitou Rikkyo .
• OROCHI ( Optical RadiOmeter složený z chromatických zobrazovačů ) je kamera se širokoúhlým objektivem, která pořizuje snímky ve viditelném světle, když vesmírná sonda obíhá měsíce. Snímky pořízené v různých vlnových délkách umožní studovat topografii povrchu měsíců a identifikovat hydratované a organické materiály přítomné na povrchu Měsíce v globálním měřítku a na místech studovaných pro odběr vzorků. Fotoaparát vyvinula Rikkyo University ( Japonsko ). TENGOO a OROCHI odkazují na dvě stvoření z japonské mytologie: Tengu, nebeského psa a Orochiho osmihlavého draka.
• LIDAR ( Light Detection a vytyčování ) výškoměr používá se laser pro měření vzdálenosti mezi vozovkou a prostorové sondy, když posledně uvedené mouchy přes marťanských měsíců. Shromážděná data pomáhají stanovit topografii a odvodit albedo (odvozeno z podílu fotonů produkovaných laserem a odrážených povrchem). Přístroj poskytuje Chiba University of Technology (Japonsko).
• blízký infračervený zobrazovací spektrometr MIRS ( MMX InfraRed Spectrometer ) používaný během letu nad marťanskými měsíci měří vlastnosti minerálů na povrchu. Přístroj analyzuje elektromagnetické spektrum v blízké infračervené oblasti (až 3,6 mikronů). Odvozuje distribuci minerálů, látek spojených s vodou a organickými materiály. Tyto údaje se používají k výběru místa přistání vybraného ke sběru vzorku měsíční půdy. Přístroj poskytuje Laboratoř kosmických studií a přístrojů v astrofyzice ( Francie ) ve spolupráci s CNES .
• MEGANE gama a neutrální spektrometr ( Mars-mun zkoumání s záření gama a neutronů ), pro identifikaci atomy železa , křemíku a vápníku . Přístroj je dodáván Applied Physics Laboratory z Johns Hopkins University ( USA ). MEGANE pochází z podobných nástrojů na palubách misí MESSENGER a Lunar Prospector .
• analytickým nástrojem CMDM (Circum -Martian Dust Monitor ) je studium prachu na povrchu marťanského měsíce. Může měřit distribuci velikosti prachových zrn o průměru 10 mikronů. Shromážděná data umožňují odvodit frekvenci srážek nebeských těles generujících tento prach a v jakém poměru dopadá na povrch. Přístroj poskytuje Chiba University of Technology (Japonsko).
• hmotnostní spektrometr MSA ( Mass Spectrum Analyzer ). Nástroj poskytuje univerzita v Ósace (Japonsko).

Rover / Rover

Vesmírná sonda nese malý astromobil (rover) vyvinutý společně CNES a DLR . Společnost CNES se od roku 2016 podílí na dodávkách průzkumného vozítka pro společnost MMX a v roce 2018 se k ní připojila společnost DLR. Obě agentury dříve spolupracovaly na projektu MASCOT pro japonskou misi Hayabusa 2 . Na rozdíl od MASCOTu, jehož životnost byla pomocí baterií omezena na 17 hodin, je rover MMX vybaven solárními panely, které zajišťují nominální životnost 100 dní na povrchu Phobosu. Malý rover má 4 kola, kvůli nízké gravitaci Phobosu a na rozdíl od obvyklých marťanských roverů, které mají 6 a 4 nástroje: lavičku stereofonní navigační kamery, spektrometr s Ramanovým efektem, dvě kamery pozorující interakci kola / regolitu a infračervené záření radiometr. Německá kosmická agentura, DLR, je zodpovědná za vnější strukturu roveru a komponenty zajišťující jeho mobilitu, poskytuje spektrometr a radiometr. Francouzská kosmická agentura CNES vyvíjí palubní počítač, elektrický dodavatelský řetězec (solární panely, distribuční jednotku, baterie), mechanickou a tepelnou architekturu, letový software, vysokofrekvenční spojení mezi vozidlem a sondou MMX, inerciální jednotka, tepelná regulace, analýza mise i čtyři kamery.

Systém odběru vzorků

Měsíce Phobos a Deimos jsou mnohem větší než asteroidy navštívené misemi Hayabusa a Hayabusa 2. Gravitace je 0,0057 m / s² (1700krát méně než na Zemi). Technika odběru vzorků se proto liší od techniky používané kosmickými sondami Hayabusa. Zatímco posledně jmenovaní shromažďují půdu po velmi krátkém kontaktu s povrchem asteroidu, MMX přistane na povrchu marťanského měsíce, aby shromáždil vzorek půdy. Jeho pobyt na zemi bude nicméně omezen na 3 hodiny. V případě potřeby budou provedena dvě přistání, aby byl zajištěn úspěšný odběr vzorků půdy.

Provádění mise

Podle scénáře platného v dubna 2017, plánovaná mise bude zahájena směrem k Září 2024nový vyvíjený japonský spouštěč H3 . MMX musí být umístěn na oběžné dráze MarsuSrpna 2025. Po dobu 34 měsíců zůstane mise na téměř nehybné oběžné dráze vzhledem k satelitům Marsu. Provede mineralogické mapování (zejména hydratovaných minerálů) a kompletní geologický průzkum Phobosu a částečného Deimosu. Budou provedena měření k určení vnitřní struktury, zejména přítomnosti ledu. Musí dvakrát přistát na povrchu Phobosu, aby odebral vzorky a poté provedl několik přeletů Deimosu, aby studoval tento druhý měsíc. Kapsle se vzorkem začne svou zpáteční cestu dovnitřSrpna 2028 s plánovaným příjezdem na Zemi v roce 2006 Červenec 2029. Přistání musí proběhnout v pouštní oblasti v Austrálii.

Poznámky a odkazy

1. (en) Hirdy Miyamoto, „  Japonská mise dvou měsíců Marsu s návratem vzorku z Phobosu  “ , NASA ,března 2016
2. Stefan Barensky, „  La Jaxa a Cnes studují třetí misi do Phobosu  “ , na Aerospatium ,12. dubna 2017
3. (in) „  NASA si vybrala nástroj pro budoucí mezinárodní misi k Marsu Moons  “ , NASA ,16. listopadu 2017
4. (in) „JAXA a CNES Make and Sign Implementing Arrangement is Martian Moons Exploration (MMX)“ JAXA, 10. dubna 2017
5. (en) „CNES SE PŘIPOJÍ K MARTINSKÉMU MOON EXPLORATION MISSION TEAM“ JAXA, ale 17. 2017
6. „Spolupráce mezi CNES, DLR a JAXA - Rover na palubě mise MMX bude vyvíjen Francií a Německem“ CNES 3. října 2018
7. (es) Daniel Marín, „  El nuevo diseño de la sonda MMX para traer muestras de Fobos  “ , na Heuréce ,24. srpna 2019
8. (in) Eric Berger, „  Japonská kosmická agentura postupující vpřed s misí přistávací jednotky Phobos  “ na Ars Technica ,20. února 2020
9. (in) Phillip Keane, „  Japonské zkoumání marťanských měsíců (MMX) a mise  “ na Spacetech ,30. října 2018
10. (in) „  MMX - Science  “ na mmx.isas.jaxa.jp , JAXA (přístup k 28. srpnu 2019 )
11. „  Stránka CNES MIRS  “ na https://mmx.cnes.fr/fr/
12. „  Spektrograf MIRS pro misi MMX JAXA - LESIA - Pařížská observatoř  “ , na lesia.obspm.fr (přístup 18. ledna 2021 )
13. (in) „  Společné prohlášení s Center National d'Etudes Spatiales (CNES) a Německým leteckým a kosmickým střediskem (DLR) k eXploration Marsu Moons  “ na jaxa.com , JAXA ,3. října 2018
14. Tardivel, S., Lange, C. a tým MMX Rover, „  MMX Rover: inovativní design umožňující Phobos in-situ průzkum  “, sborník z 13. konference Low Cost Planetary Missions ,2019( číst online )
15. Frans IJpelaan, Emile Remetean, Alex Torres, Stéphane Mary, Maxime Chalon, Fabian Buse, Thomas Obermeier, Michal Smíšek, Armin Wedler, Josef Reill a Markus Grebenstein, „  Roving na Phobosu: Výzvy MMX Rover pro kosmické robotiky  “, 15th Symposium on Advanced Space Technologies in Robotics and Automation, 27.-27. Květen 2019, Noordwijk, Nizozemsko ,2019( číst online )

Podívejte se také

Související články

• Phobos
• Hayabusa 2 další japonská návratová mise se vzorky
• Ukázka návratové mise

externí odkazy

• (en) (ja) Oficiální stránky
• (en) Shrnutí projektu H. Miyamota (březen 2016)