MMX Jepun Sasar Sampel Pertama dari Bulan Marikh, Dijadual Dibawa Pulang ke Bumi pada 2031

Perjalanan lima tahun untuk membawa pulang segenggam bahan dari Phobos

Jepun merancang melancarkan kapal angkasa Martian Moons eXploration pada 20 Oktober 2026 dari Pusat Angkasa Tanegashima di Wilayah Kagoshima, sekali gus memulakan misi membawa lebih daripada 10 gram bahan dari Phobos, bulan Marikh, kembali ke Bumi. Kapal angkasa itu dijangka tiba di Marikh pada Ogos 2027 dan menghantar kapsul sampelnya ke Australia pada 2031.

Agensi Penerokaan Aeroangkasa Jepun, JAXA, sedang mencuba sesuatu yang belum pernah diselesaikan oleh mana-mana misi: membawa pulang sampel dari sistem Marikh. Himpunan kecil pasir, tanah dan batu itu boleh membantu menentukan sama ada Phobos dan bulan pendampingnya, Deimos, pernah menjadi asteroid bebas atau terbentuk daripada serpihan yang tercampak ke angkasa akibat perlanggaran besar dengan Marikh.

Pengumuman taklimat misi NASA pada 8 Oktober menyenaraikan pelancaran pada 19 Oktober di timur Amerika Syarikat, bersamaan 20 Oktober di Jepun. Laporan pelancaran Jepun menyatakan kapal angkasa itu dirancang berlepas kira-kira pukul 4:40 pagi Waktu Piawai Jepun dengan roket H3.

MMX menggabungkan kapal angkasa pemerhatian, pendarat, rover kecil dan kapsul yang direka untuk bertahan ketika memasuki semula atmosfera Bumi. Pembangunannya bermula pada 2016, manakala kos pembinaan kapal angkasa itu kira-kira 55.3 bilion yen. Jepun memanfaatkan pengalaman daripada Hayabusa dan Hayabusa2, yang membawa pulang sampel asteroid, sambil menggalas cabaran perjalanan jauh ke Marikh dan kembali.

Pengurus projek JAXA, Yasuhiro Kawakatsu, menyifatkan kapal angkasa yang telah siap itu sebagai garisan permulaan pasukan berkenaan. Pelancaran menandakan bermulanya tugas berat misi ini: sampai ke Marikh, memilih tapak pendaratan yang selamat, mengumpul bahan dalam graviti yang amat lemah dan membawanya pulang.

Bagaimanakah jadual pelancaran?

NASA dan Agensi Angkasa Eropah (ESA) kedua-duanya menyenaraikan 20 Oktober di Jepun sebagai tarikh pelancaran yang dirancang. Gambaran keseluruhan misi JAXA menyatakan sasaran umum pada tahun fiskal Jepun 2026, yang berlangsung dari April 2026 hingga Mac 2027.

Rancangan pelancaran lebih awal menetapkan pelepasan pada November atau Disember 2026; jadual Oktober dinyatakan dalam pengumuman bertarikh NASA pada Oktober dan helaian fakta ESA. MMX tiba di Tanegashima pada 31 Mac 2026 untuk persiapan pelancaran. Pelepasan asalnya pada 2024 ditangguhkan berikutan masalah pada roket H3.

H3 mengalami satu lagi kegagalan pada Disember 2025, yang dijejaki kepada anomali semasa pemisahan fairing muatan, iaitu pelindung yang menyelubungi kapal angkasa. Peluang pelancaran untuk perjalanan cekap ke Marikh muncul kira-kira setiap 26 bulan, menjadikan kesediaan kapal angkasa dan roket amat penting.

Pencapaian utama misi ini merentasi tempoh lima tahun:

• 20 Oktober 2026, waktu Jepun: Pelancaran H3 yang dirancang dari Tanegashima.
• Ogos 2027: Dijangka tiba di Marikh, diikuti pemerhatian terhadap Phobos dan Deimos.
• Tidak lebih awal daripada Disember 2028: Peluang paling awal untuk mengambil sampel dari Phobos menurut NASA.
• Awal 2029: Rover Idefix dirancang untuk dikerahkan.
• 2030: Pelepasan dari Marikh dirancang.
• 2031: Kapsul sampel dijangka dihantar ke Australia.

Tarikh pendaratan dan pengumpulan sampel kapal angkasa itu masih belum dimuktamadkan: NASA menyatakan tarikh paling awal ialah Disember 2028, manakala laporan misi menyebut pengumpulan mungkin dilakukan pada 2029 atau 2030. JAXA berkata tempoh misi berhampiran Phobos bergantung pada perancangan pemerhatian.

Mengapa asal-usul bulan-bulan itu penting

Phobos berukuran kira-kira 20 hingga 30 kilometer lebar dan mengorbit kira-kira 6,000 kilometer di atas permukaan Marikh. Walaupun kapal angkasa telah meneroka Marikh selama beberapa dekad, Phobos dan Deimos masih belum dikaji dari jarak dekat secara berterusan seperti yang dirancang MMX.

Para saintis sedang menguji dua penjelasan utama tentang pembentukan kedua-duanya. Menurut penjelasan penangkapan, bulan-bulan itu pada asalnya asteroid yang ditangkap oleh graviti Marikh. Menurut penjelasan hentaman, sebuah objek besar melanggar Marikh yang masih muda, lalu melontarkan serpihan yang kemudiannya berkumpul membentuk bulan.

Batuan menyimpan petunjuk tentang tempat asalnya. Kandungan kimia dan gabungan mineralnya boleh menunjukkan sama ada ia menyerupai bahan dari Marikh atau asteroid purba. MMX akan menggabungkan pengukuran terhadap kedua-dua bulan itu dengan analisis makmal terhadap bahan yang dikumpulkan di Phobos.

Kiyoshi Kuramoto, profesor Universiti Hokkaido dan saintis projek MMX, menjelaskan pada taklimat September mengapa beliau menjangka sampel dapat membezakan antara kedua-dua penjelasan itu. Beliau berkata dalam bahasa Jepun:

Komposisi kimia dan gabungan mineral yang dijangka terhasil daripada kedua-dua proses ini sangat berbeza, maka pemeriksaan sampel akan memberikan jawapan muktamad kepada persoalan ini.

JAXA juga mahu mengetahui bagaimana sistem Marikh berubah dari semasa ke semasa. Jika bulan-bulan itu terbentuk akibat perlanggaran, bahannya mungkin menyimpan bukti tentang keadaan Marikh purba. Jika kedua-duanya asteroid yang ditangkap, ia boleh mendedahkan bagaimana bahan seperti air bergerak merentasi Sistem Suria.

Bagaimana Phobos mungkin menyimpan cebisan Marikh

Phobos mungkin menyimpan satu lagi khazanah saintifik: butiran yang terlontar dari Marikh akibat hentaman lalu mendap di bulan itu. Pengiraan berdasarkan kawah besar di Marikh menunjukkan kira-kira 0.1 peratus daripada bahan yang dikumpulkan MMX mungkin berasal dari Marikh.

Bagi sampel seberat 10 gram, kadar itu bersamaan kira-kira 0.01 gram, atau 10 miligram, bahan dari Marikh. Ini ialah ramalan tentang kandungan sampel; saintis akan menentukan komposisi sebenarnya selepas kapsul itu kembali.

Kanako Seki, profesor Universiti Tokyo yang mengkaji persekitaran angkasa di sekitar Marikh, menjelaskan bahawa bahan yang sampai ke Phobos boleh melengkapi sampel yang dikumpulkan secara langsung di planet itu. Rover mengumpulkan batu dari lokasi tertentu. Bahan yang terlontar ke angkasa akibat hentaman pula mungkin membawa petunjuk dari kawasan Marikh yang lebih luas.

Usaha mendapatkan sampel juga berubah di tempat lain. Kerajaan Amerika Syarikat dilaporkan membatalkan rancangan pemulangan sampel Marikh NASA dan ESA pada Januari 2026 susulan peningkatan kos. China merancang melancarkan Tianwen-3 sekitar 2028 dan membawa pulang bahan yang dikumpulkan di Marikh sekitar 2031.

Destinasi pengumpulan sampel MMX ialah Phobos. Nilai saintifiknya terletak pada kajian asal-usul bulan itu dan, berpotensi, pemeriksaan butiran Marikh yang berselerak dalam bahan di permukaannya. Kedua-dua persoalan ini menjadikan sampel yang kecil sekalipun berbaloi dibawa ke makmal di Bumi.

Kapal angkasa besar yang dibina daripada tiga bahagian

MMX berketinggian kira-kira lima meter dan selebar sembilan meter apabila sayap solarnya dibentangkan, menjadikannya antara kapal angkasa terbesar JAXA. Helaian fakta MMX ESA menyatakan jisimnya kira-kira 4,200 kilogram termasuk bahan api; laporan pelancaran Jepun menyebut 4,480 kilogram dan menyatakan kira-kira dua pertiga daripadanya ialah bahan api.

Kapal angkasa itu mempunyai tiga modul dengan tugas berbeza. Modul pendorongan menyediakan enjin dan bahan api untuk perjalanan pergi. Modul penerokaan membawa kaki pendaratan, instrumen saintifik dan peralatan pensampelan. Modul pemulangan membawa peralatan yang diperlukan untuk membawa kapsul kembali ke Bumi.

MMX akan menanggalkan modul secara berperingkat selepas tugasnya selesai. Jisim yang lebih ringan bermakna gerakan seterusnya memerlukan kurang bahan api. Modul pemulangan mempunyai sistem pendorongan, kuasa solar dan antena besar tersendiri untuk berkomunikasi dengan Bumi.

Mitsubishi Electric membangunkan kapal angkasa itu bersama JAXA dan membentuk pasukan khusus yang diketuai ketua fasiliti Kamakura Works miliknya. Syarikat itu turut mengusahakan pendarat bulan SLIM Jepun dan kapal angkasa kargo untuk Stesen Angkasa Antarabangsa.

Akitsune Uehara, ketua projek Mitsubishi Electric, menyifatkan pembangunan serentak tiga modul dan pengujian kaki pendaratan dalam keadaan graviti lemah simulasi sebagai cabaran kejuruteraan utama. Setiap modul perlu berfungsi secara berasingan dan sebagai sebuah kapal angkasa ketika kekal bercantum sepanjang bahagian perjalanan tertentu.

Mendarat di tempat rover hampir tidak terasa berat

Graviti Phobos hanya kira-kira satu perdua ribu graviti Bumi. Ini mengubah cabaran pendaratan: kapal angkasa perlu mendarat dengan cukup lembut supaya tidak melantun semula dari permukaan. Empat kaki pendaratan direka untuk menyerap hentaman dan membantu menstabilkan MMX.

Rover Idefix seberat 25 kilogram memberikan gambaran yang jelas. Menurut ESA, beratnya di Phobos kira-kira sama seperti objek seberat 15 gram di Bumi. Jisimnya kekal 25 kilogram, tetapi graviti bulan itu jauh lebih lemah menariknya.

Agensi angkasa Perancis, CNES, dan Pusat Aeroangkasa Jerman (DLR) bersama-sama membangunkan Idefix. Rover itu akan tiba di permukaan sebelum kapal angkasa utama mendarat, mengumpulkan maklumat tentang rupa bumi dan bahan permukaan untuk menyokong persiapan pendaratan.

Idefix dilengkapi kamera, radiometer dan spektrometer Raman. Kameranya memeriksa permukaan dan membantu navigasi. Radiometer mengukur sinaran haba, manakala spektrometer menggunakan cahaya untuk mengenal pasti mineral. DLR menyediakan peralatan ujian termasuk menara jatuh dan simulator keadaan graviti yang sangat lemah.

Sebelum mendarat, MMX akan memerhatikan Phobos dari orbit kuasi-satelit. Secara ringkasnya, kapal angkasa itu mengikuti laluan mengelilingi Marikh yang mengekalkannya berhampiran Phobos, sekali gus membolehkan pemerhatian berulang. ESA merancang operasi kira-kira tiga tahun berhampiran bulan itu, termasuk pemetaan, aktiviti rover dan pengumpulan sampel.

Dua cara mengumpulkan sampel kecil yang bernilai tinggi

MMX membawa dua sistem pensampelan. Pengorek akan mengumpulkan bahan dari kedalaman kira-kira dua sentimeter. Pensampel pneumatik akan menggunakan gas bertekanan untuk mengangkat bahan permukaan yang longgar ke dalam bekas.

Sasaran pengumpulan JAXA ialah lebih daripada 10 gram; ESA menyatakan sasarannya sekurang-kurangnya 10 gram. Kedua-dua sistem ini membolehkan misi mengumpulkan bahan dari bawah permukaan terdekat dan butiran longgar yang berada di atasnya.

Honeybee Robotics milik Blue Origin membangunkan pensampel pneumatik sebagai sebahagian sumbangan NASA. Pengumpulan bahan dalam graviti lemah memerlukan kawalan terhadap sentuhan kapal angkasa dengan permukaan serta pergerakan butiran ke dalam peralatan pensampelan.

Elliot Sefton-Nash, saintis projek MMX ESA, menjelaskan kelebihan membawa pulang sampel: sesetengah instrumen makmal yang paling tepat terlalu besar dan sensitif untuk dihantar ke angkasa. Di Bumi, saintis boleh memeriksa butiran itu menggunakan peralatan yang tidak dapat dibawa oleh kapal angkasa.

Jepun telah pun membuktikan nilai saintifik pendekatan itu. Hayabusa membawa pulang bahan daripada asteroid Itokawa, manakala Hayabusa2 memulangkan sampel dari Ryugu pada Disember 2020. MMX mengembangkan pengalaman tersebut kepada bulan planet lain, sekali gus menambah cabaran perjalanan pergi dan pulang merentasi sistem Marikh.

Perkara yang akan diukur instrumen sebelum pendaratan

Instrumen MEGANE NASA akan mengkaji komposisi unsur Phobos dengan mengukur tenaga neutron dan sinar gama yang dipancarkan dari permukaannya. Unsur yang berbeza menghasilkan corak ukuran yang berlainan, sekali gus membantu saintis mengenal pasti bahan pembentuk bulan itu.

Halaman misi MMX NASA menyatakan Makmal Fizik Gunaan Johns Hopkins di Maryland sebagai pembangun MEGANE, dengan kerjasama Makmal Kebangsaan Lawrence Livermore di California. Ukurannya akan membantu mengaitkan kimia permukaan bulan itu dengan persoalan asal-usulnya.

Spektrometer inframerah MIRS dari Perancis akan mengkaji komposisi permukaan menggunakan cahaya inframerah. Instrumen itu sedang dibangunkan di LESIA, Balai Cerap Paris, bersama empat makmal Perancis lain dan CNES. Kamera dan instrumen pengukur jarak laser juga akan membantu pemetaan serta pemilihan kawasan pendaratan.

Institut Fraunhofer bagi Optik Gunaan dan Kejuruteraan Ketepatan di Jena, Jerman, menyediakan sistem laser miniatur. Kapal angkasa itu turut membawa instrumen untuk mengukur habuk, sinaran dan zarah bercas dalam persekitaran sekitar Marikh.

JAXA dan NHK bersama-sama membangunkan kamera yang mampu merakam imej beresolusi 4K dan 8K. Selain pengukuran saintifik, kamera ini akan memberikan pandangan terperinci tentang persekitaran misi. Kawakatsu berkata beliau tidak sabar untuk melihat imej yang dirakamkan.

MMX juga akan memerhatikan atmosfera Marikh dan persekitaran angkasa di sekitarnya. JAXA mahu menjejaki peredaran bahan atmosfera dan pelepasannya ke angkasa, sekali gus membantu menjelaskan perubahan Marikh dalam tempoh yang panjang.

Membawa pulang kapsul memerlukan pasukan global

JAXA mengetuai MMX dengan NASA, CNES, DLR dan ESA sebagai rakan kongsi. ESA membekalkan transponder dan penguat kuasa untuk komunikasi, manakala rangkaian stesen bumi Estrack miliknya akan menghantar arahan serta menerima maklumat status kapal angkasa dan data saintifik.

Rangkaian Angkasa Lepas NASA akan menyediakan sokongan komunikasi dan navigasi. NASA juga membiayai peserta pasukan sains Amerika melalui Program Discovery, yang diuruskan oleh Pusat Penerbangan Angkasa Marshall. Agensi itu menjadualkan taklimat tentang sumbangannya pada 15 Oktober, pukul 4 petang EDT.

Institut Sains Angkasa dan Astronautik JAXA menyenaraikan peningkatan keupayaan komunikasi menerusi stesen bumi angkasa lepas baharu sebagai salah satu matlamat teknologi misi dalam penerangan projek MMX. Matlamat lain termasuk perjalanan pergi dan pulang ke Marikh serta penambahbaikan teknik pensampelan di jasad cakerawala.

Perjalanan pulang dijangka mengambil masa kira-kira setahun. Berhampiran Bumi, MMX akan melepaskan kapsul sampel berukuran kira-kira 60 sentimeter lebar. Perisai haba akan melindunginya ketika memasuki atmosfera sebelum pendaratan yang dirancang di gurun Australia.

Kapsul yang ditemukan semula itu kemudian akan dibawa ke Institut Sains Angkasa dan Astronautik JAXA di Sagamihara, berhampiran Tokyo. Kakitangan akan membukanya di makmal khusus, mengeluarkan dan mengkatalogkan bahan, serta menyediakan sampel untuk kajian saintifik.

Usaha terdahulu untuk mengkaji Phobos menunjukkan betapa sukarnya destinasi itu dicapai. Kapal angkasa Soviet Phobos 1 dan Phobos 2, yang dilancarkan pada 1988, terputus hubungan sebelum menamatkan program masing-masing. Misi Phobos-Grunt Rusia gagal meninggalkan orbit Bumi pada 2011.

MMX menyasarkan untuk melengkapkan keseluruhan rangkaian misi: pemerhatian berterusan, penerokaan permukaan, pengumpulan sampel dan penghantaran pulang. Kejayaan akan memberikan bahan fizikal dari sistem Marikh kepada para saintis serta pengalaman praktikal kepada Jepun dalam perjalanan pergi dan pulang ke Marikh.

Perkara Utama

• MMX dirancang dilancarkan menggunakan roket H3 dari Tanegashima pada 20 Oktober 2026, waktu Jepun.
• Kapal angkasa itu dijangka tiba di Marikh pada Ogos 2027 dan membawa pulang sampel ke Bumi pada 2031.
• JAXA menyasarkan untuk mengumpulkan lebih daripada 10 gram bahan dari Phobos menggunakan pengorek dan pensampel pneumatik.
• Rover Idefix akan meneroka permukaan sebelum kapal angkasa utama mendarat.
• Para saintis akan menguji sama ada bulan-bulan Marikh terbentuk daripada serpihan hentaman atau merupakan asteroid yang ditangkap.
• Sampel itu mungkin mengandungi sejumlah kecil bahan yang terlontar dari Marikh.
• Kapsul pemulangan akan mendarat di Australia sebelum dibawa ke makmal JAXA di Sagamihara.