Япония готовит к запуску космическую миссию Martian Moons Exploration (MMX), которая направится к Марсу, но на саму планету не сядет. Главной целью станет Фобос — более крупный из двух маленьких спутников Марса. Старт намечен на понедельник, 19 октября, в 20:41 BST: ракета H3 должна поднять аппарат с космодрома Танэгасима на юге Японии.

Миссия рассчитана на пять лет. За это время космический аппарат выйдет на орбиту Марса, затем перейдёт к Фобосу, высадит модуль, коснётся поверхности и соберёт образцы грунта и мелкой гальки. Впервые в истории такие пробы должны быть доставлены на Землю для изучения в лабораториях.

Проектом руководит Японское агентство аэрокосмических исследований Jaxa при участии специалистов из США, Франции, Германии и Европейского космического агентства. Главная научная задача — понять происхождение двух спутников Марса, меньший из которых называется Деймос, а также разобраться в более широкой истории развития Марса и его околопланетной среды.

Точный механизм появления марсианских лун до сих пор неясен. Одна из версий гласит, что это были астероиды, проходившие рядом с Марсом и захваченные его гравитацией. Другая предполагает, что спутники сформировались после столкновения астероида с Марсом, когда выброшенное в космос каменистое вещество постепенно собралось в Фобос и Деймос. Анализ химического состава Фобоса, который получит MMX, может помочь отличить одну гипотезу от другой.

Задача непростая. В 2011 году Россия уже пыталась взять пробы с Фобоса в рамках миссии «Фобос-Грунт», однако аппарат успешно вышел лишь на низкую околоземную орбиту и не смог включить двигатели для перехода к Марсу. Теперь Jaxa рассчитывает добиться успеха, опираясь на опыт своих миссий Hayabusa и Hayabusa 2, которые уже возвращали образцы с астероидов в 2003–2010 и 2018–2020 годах соответственно.

MMX должен испытать сложные методы отбора проб, рассчитанные на крайне слабую гравитацию Фобоса. Она составляет примерно 0,1% от земной, и человек на поверхности спутника теоретически мог бы без особых усилий прыгнуть на 1,5 км по горизонтали. Кроме того, миссия станет проверкой связи между аппаратом и новой наземной станцией.

После запуска и развертывания аппарат будет около года лететь к Марсу и прибудет туда в августе 2027 года. Сначала он выйдет на орбиту вокруг красной планеты, а примерно месяц спустя перейдёт на орбиту Фобоса. Аппарат MMX состоит из трёх модулей: двигательного, который выводит систему на орбиту Марса; исследовательского, оснащённого оборудованием для посадки и отбора проб; и возвратного, который должен доставить образцы на Землю.

Для изучения Фобоса миссия использует 13 научных приборов. Камеры высокого разрешения Tengoo и Orochi составят карту поверхности, а лазерный высотомер Lidar поможет восстановить рельеф спутника. Lidar измеряет расстояние до поверхности с помощью лазерных импульсов. Инфракрасный спектрограф MIRS исследует минералы Фобоса, а детектор гамма-излучения и нейтронов Megane определит его элементный состав. С большего расстояния MMX также соберёт данные о меньшем спутнике Марса — Деймосе.

Отдельным этапом станет испытание небольшого ровера массой 25 кг, разработанного совместно Францией, Германией и Японией. В начале 2029 года исследовательский модуль MMX высадит мини-ровер Idefix, созданный Jaxa, французским космическим агентством Cnes и Германским аэрокосмическим центром DLR. Он опустится на поверхность Фобоса с высоты от 40 до 100 метров, затем выровняется и проедет по поверхности. Ожидается, что его работа продлится около 100 дней. На борту у него будут несколько датчиков, включая рамановский спектрометр и радиометр, которые помогут окончательно решить, где именно должен сесть исследовательский модуль.

В 2030 году модуль MMX должен совершить посадку на Фобос и провести на его поверхности около 2,5 часа. Он сможет взять пробы один или, возможно, два раза, если совершит повторную посадку в другой точке. Возможность собирать материал в нескольких местах критически важна для понимания состава спутника.

Для отбора образцов модуль использует либо прибор C-sampler, который бурит и извлекает керн, либо устройство P-sampler, выдувающее струю азота, чтобы сорвать с поверхности грунт и рыхлую гальку и направить их в камеру сбора. C-sampler способен взять образец с глубины до 2 см под поверхностью. Это позволит получить материал, не изменённый солнечной радиацией, которая со временем меняет химический состав поверхностей небесных тел. P-sampler служит резервным вариантом, но при очень слабой гравитации, как на Фобосе, несёт небольшой риск опрокидывания аппарата.

Собрав не менее 10 граммов материала, аппарат покинет спутник и отправится обратно к Земле, куда должен прибыть в 2031 году. На подлёте он сбросит капсулу с образцами, и та войдёт в атмосферу Земли, после чего приземлится на парашютах в Австралии. Затем её должны доставить в Японию.

У миссии есть и возможный дополнительный бонус: образцы с Фобоса могут содержать и материал с Марса. Спутник находится очень близко к красной планете и, как считается, постоянно «собирает» марсианскую пыль и грунт, выбрасываемые с поверхности ударами астероидов. В этом смысле MMX можно рассматривать как облегчённую версию программы Mars Sample Return, в рамках которой США и Европа планировали доставить на Землю образцы марсианских пород. Однако из-за бюджетного давления этот проект фактически был свёрнут Конгрессом США. Если MMX повезёт с пробами, учёные могут получить хотя бы частичную компенсацию за несостоявшуюся марсианскую доставку образцов.