天美娱乐手机版-天问·探路火星|日本火星探测:首次失败,目标转向火卫一

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今年2月,日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)宣布,计划在2024年向火星发射一颗探测器,这是日本“希望”号后第二次向火星发起冲击。
该任务计划发射一颗探测器访问火星的两颗卫星——火卫一和火卫二,并且计划登陆火卫一采样返回地球。这将是人类首次前往火星的卫星进行采样返回,有助人类进一步认识火星。
命运多舛的“希望”号
日本最早深空探测活动是1985年的彗星探测。1985年1月8日,日本发射了“先驱”号彗星探测器,用于探测哈雷彗星。“先驱”号的外形呈圆筒状,重约138千克。同年8月19日还发射了一颗名为“彗星”号的探测器,它于1986年3月8日从距哈雷彗星15万公里处掠过,拍摄到了慧发周围的氢冕。
彗星探测项目的成功激发了日本探测火星的兴趣。1998年7月3日发射的火星探测器“希望”号(Nozomi)是日本第一个火星探测器,日本也因此成为继美国和苏联(俄罗斯)后第三个探索“红色星球”的国家。日本“希望”号火星探测器
“希望”号由日本设计和制造,搭载了来自加拿大、德国、瑞典和美国的14种自核。它的任务是对火星的高层大气及其与太阳风的相互作用进行长期调查,并跟踪氧气分子从火星稀薄大气中逃逸出的轨迹,“希望”号还计划在轨道上对火星及其卫星拍照。在近地点,“希望”号将对大气层和表面进行遥感。在接近远地点时,“希望”号将研究从火星逸出的离子和中性气体。
1998年12月,“希望”号准备点火飞向火星,却因阀门故障造成推进剂损失。这次故障使航天器没有足够的加速度到达它的计划轨道,地面控制室在两次修正轨道时使用了比原计划更多的推进剂,这导致“希望”号的任务不得不重新规划。新计划使“希望”号在日心轨道的时间又增加了四年,推迟至2003年12月与火星相遇。
2002年4月21日,在飞向地球时,强大的太阳耀斑破坏了“希望”号的通信和动力系统,这导致其姿态控制系统中的肼冻结。5月15日失去了与航天器的联系,幸运的是,两个月后,控制人员发现了航天器的信号。2002年12月与2003年6月,控制人员成功按计划利用地球引力进行了两次变轨。然而,坏运气并没有远离“希望”号。2003年12月9日,在进入火星轨道过程中,主推进器发生故障。日本宇宙航空研究开发机构表示,因无法维修,“希望”号已彻底“绝望”,首次探索火星任务的失败。
“希望”号在经历长达5年的艰难飞行后还是以失败告终,这对日本航天事业无疑是一次重大的打击。
2008年日本宇宙航空研究开发机构制定“梅洛斯”(Mars Exploration of Life and Organism Search,MELOS),MELOS是日本正在实施的一个火星车任务。它的任务是进行精确着陆的工程论证,并利用火星车在火星上寻找可能的生命特征,预计在2020年或2022年发射。但日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)自2015年以来一直没有公布其最新进展。巧合的是,7月20日由日本运载火箭发射的阿联酋火星探测器也命名为“希望”号
被寄予重望的MMX
“火星卫星探索”(Martian Moons eXploration,MMX)飞行任务是一个探索火星卫星的项目,依然由日本宇宙航空研究开发机构主导。这次任务的一个主要科学目标是弄清两颗火星卫星的起源和火星的演变过程。MMX计划在2024年发射,在2025年进入火星轨道,然后它将进入火卫一的轨道(QSO),观测后择机降落采集样品,MMX将携带从火卫一采集样品在2029年返回地球。“火星卫星探索”(MMX)轨道设计
MMX项目目前已经进入实际开发阶段,硬件和软件的开发预算是4.17亿美元。探测器将搭载11台设备,其中4台由欧空局和美国宇航局等国际伙伴提供。MMX项目将会开辟火星探测的一个新领域:即在受到较大火星引力影响的情况下在小行星大小的卫星着陆。因为火卫一和火卫二可以作为未来载人任务的中转站,所以掌握这种技术对人类载人登火有重要意义。
日本之所以选择火星的卫星登陆与日本近年在小行星采样返回上的成功有关。目前,完成小行星“龙宫”采样任务的“隼鸟2”号正返回地球,去年11月13日,“隼鸟2”号完成采样任务离开“龙宫”表面,预计今年年底返回地球。“隼鸟2”号带回来的样品将为小行星和太阳系起源研究提供无可替代的珍贵研究样本。
在“隼鸟2”号之前,日本“隼鸟”号已经获得成功。2003年5月9号,日本发射的“隼鸟2”号小行星探测器经过2年多飞行,于2005年抵达丝川小行星,途中经历了姿态控制系统故障、燃料泄漏、断电、失联、通信故障、离子引擎故障等困境,最后成功降落在丝川小行星上。2010年6月,“隼鸟2”号探测器带着采集的样本跌跌撞撞返回地球,取得了小行星探测的重大突破。
除了“火星卫星探索”项目,日本还正在实施名为“太赫兹探索者”(Tera-hertz Explorer,TEREX)任务。“太赫兹探索者”是一个低成本小型火星探测器,由日本国家信息和通信技术研究所(NICT)与东京大学智能空间系统实验室(ISSL)共同研发。日本内务与通信部(MIC)于2017年初正式批准了该任务。
该团队的目标是在短时间内研制出一个长、宽、高为50厘米的低成本探测器,这样方便科研人员频繁地探索火星。开发人员将把微型探测器降落在火星上,观察大气中的氧气和一氧化碳等成分,并且会利用太赫兹波(一种电磁波),研究气体的原子等。其目的是通过研究确认火星上是否存在水资源,以及火星上是否存在或曾经存在某种形式的生命。测量太赫兹波的设备可以减小探测器的体积和重量。该微型探测器的重量包括燃料在内约为140千克,是传统大型探测器的十分之一。此外,其生产成本可以从数百亿日元降低到10亿至20亿日元。
着陆器TEREX-1原计划2020年7月的火星发射窗口期间与另一个有效载荷一起作为搭载物发射,后来被推迟到2022年。

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