Μια φιλόδοξη ιαπωνική διαστημική αποστολή ετοιμάζεται να ξεκινήσει το ταξίδι της προς τον Άρη, με έναν ασυνήθιστο προορισμό – όχι την επιφάνεια του Κόκκινου Πλανήτη, αλλά τον Φόβο, τον μεγαλύτερο από τους δύο μικρούς φυσικούς δορυφόρους του.

Στόχος της αποστολής MMX είναι να συλλέξει δείγματα εδάφους και μικρών πετρωμάτων και να τα μεταφέρει στη Γη το 2031.

Εάν το εγχείρημα πετύχει, οι επιστήμονες θα έχουν για πρώτη φορά στη διάθεσή τους υλικό από τον Φόβο, το οποίο ενδέχεται να αποκαλύψει πώς δημιουργήθηκαν οι δορυφόροι του Άρη και ίσως να περιέχει ακόμη και ίχνη από την ίδια την επιφάνεια του πλανήτη.

Η αποστολή Martian Moons Exploration (MMX), την οποία έχει αναλάβει η Ιαπωνική Υπηρεσία Αεροδιαστημικής Εξερεύνησης (JAXA), προγραμματίζεται να εκτοξευθεί τη Δευτέρα (19/10), στις 22:41 ώρα Ελλάδας, με πύραυλο H3 από το Διαστημικό Κέντρο Τανεγκασίμα, στη νότια Ιαπωνία.

Πρόκειται για ένα πενταετές πρόγραμμα εξερεύνησης, που περιλαμβάνει ταξίδι μέχρι τον Άρη, παρατήρηση των δορυφόρων του, ανάπτυξη ενός μικρού ρομποτικού οχήματος, προσεδάφιση στον Φόβο, συλλογή δειγμάτων και επιστροφή τους στη Γη.

Στο εγχείρημα συνεργάζονται με την JAXA οι Ηνωμένες Πολιτείες, η Γαλλία, η Γερμανία και ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός Διαστήματος (ESA).

Η αποστολή φιλοδοξεί να δώσει απαντήσεις σε ένα από τα πιο ενδιαφέροντα αναπάντητα ερωτήματα της πλανητικής επιστήμης – πώς απέκτησε ο Άρης τους δύο δορυφόρους του, τον Φόβο και τον μικρότερο Δείμο;

Δύο μικροί δορυφόροι και ένα μεγάλο επιστημονικό αίνιγμα

Σε αντίθεση με τη Σελήνη της Γης, ο Φόβος και ο Δείμος είναι μικρά, ακανόνιστα ουράνια σώματα.

Ο Φόβος έχει διάμετρο περίπου 22 χιλιομέτρων. Η βαρύτητά του είναι τόσο ασθενής, ώστε δεν επαρκεί για να του δώσει το σχεδόν σφαιρικό σχήμα που έχουν μεγαλύτερα ουράνια σώματα, όπως η Σελήνη.

Οι επιστήμονες δεν γνωρίζουν με βεβαιότητα πώς δημιουργήθηκαν αυτοί οι δύο δορυφόροι.

Μία θεωρία υποστηρίζει ότι αρχικά ήταν αστεροειδείς, οι οποίοι πέρασαν κοντά από τον Άρη και παγιδεύτηκαν από τη βαρυτική του έλξη.

Μια άλλη εκδοχή θέλει τους δύο δορυφόρους να σχηματίστηκαν από υλικό που εκτοξεύθηκε στο Διάστημα έπειτα από μια τεράστια σύγκρουση αστεροειδούς με τον Κόκκινο Πλανήτη.

Σύμφωνα με αυτό το σενάριο, τα θραύσματα που απελευθερώθηκαν από τη σύγκρουση συγκεντρώθηκαν σταδιακά και σχημάτισαν τον Φόβο και τον Δείμο.

Η χημική σύσταση του εδάφους του Φόβου μπορεί να βοηθήσει τους ερευνητές να διακρίνουν ποια από αυτές τις θεωρίες ανταποκρίνεται περισσότερο στην πραγματικότητα.

Αν το υλικό του παρουσιάζει χαρακτηριστικά παρόμοια με εκείνα ορισμένων αστεροειδών, θα ενισχυθεί το σενάριο της βαρυτικής παγίδευσης. Αν, αντίθετα, εντοπιστούν ενδείξεις κοινής προέλευσης με τα πετρώματα του Άρη, θα αποκτήσει μεγαλύτερο βάρος η θεωρία της μεγάλης σύγκρουσης.

Γιατί η συλλογή χώματος από τον Φόβο είναι τόσο δύσκολη

Η προσέγγιση και η δειγματοληψία από τον Φόβο αποτελούν ιδιαίτερα απαιτητική τεχνική πρόκληση.

Η βαρύτητα στην επιφάνειά του αντιστοιχεί περίπου στο 0,1% της γήινης. Αυτό σημαίνει ότι ακόμη και μια πολύ μικρή ώθηση μπορεί να προκαλέσει μεγάλη μετακίνηση.

Ενδεικτικά, ένας άνθρωπος που θα βρισκόταν στον Φόβο θα μπορούσε, θεωρητικά, να πραγματοποιήσει ένα άλμα που θα τον μετέφερε έως και 1,5 χιλιόμετρο οριζόντια.

Αυτές οι συνθήκες καθιστούν εξαιρετικά δύσκολη την ασφαλή προσεδάφιση και τη συλλογή υλικού χωρίς να αποσταθεροποιηθεί το διαστημόπλοιο.

Η προσπάθεια δεν είναι πρωτόγνωρη.

Το 2011, η Ρωσία επιχείρησε να φτάσει στον Φόβο με την αποστολή Phobos-Grunt. Το διαστημόπλοιο εκτοξεύθηκε επιτυχώς και τέθηκε σε χαμηλή γήινη τροχιά, αλλά οι κινητήρες του δεν ενεργοποιήθηκαν όπως απαιτούνταν για να το κατευθύνουν προς τον Άρη.

Η αποστολή απέτυχε πριν εγκαταλείψει την περιοχή της Γης.

Η Ιαπωνία, ωστόσο, διαθέτει σημαντική εμπειρία σε παρόμοια εγχειρήματα.

Με τις αποστολές Hayabusa και Hayabusa2 έχει ήδη αποδείξει ότι μπορεί να συλλέγει υλικό από αστεροειδείς και να το επιστρέφει με ασφάλεια στη Γη.

Η πρώτη αποστολή πραγματοποιήθηκε την περίοδο 2003–2010, ενώ η δεύτερη ολοκλήρωσε το βασικό της πρόγραμμα συλλογής και επιστροφής δειγμάτων την περίοδο 2018–2020.

Πώς θα φτάσει το διαστημόπλοιο στον Άρη

Μετά την εκτόξευση, το MMX θα χρειαστεί περίπου έναν χρόνο για να φτάσει στον Άρη.

Σύμφωνα με το χρονοδιάγραμμα της αποστολής, η άφιξη προβλέπεται για τον Αύγουστο του 2027.

Αρχικά, το διαστημόπλοιο θα τεθεί σε τροχιά γύρω από τον Κόκκινο Πλανήτη και περίπου έναν μήνα αργότερα θα αρχίσει να κινείται σε τροχιά κοντά στον Φόβο, ώστε να τον παρατηρεί συστηματικά.

Το MMX αποτελείται από τρεις βασικές μονάδες, καθεμία με διαφορετική αποστολή.

Η μονάδα πρόωσης θα αναλάβει τους απαραίτητους ελιγμούς για την προσέγγιση και την είσοδο σε τροχιά γύρω από τον Άρη.

Η μονάδα εξερεύνησης θα διαθέτει τον εξοπλισμό προσεδάφισης και συλλογής δειγμάτων.

Τέλος, η μονάδα επιστροφής θα μεταφέρει το πολύτιμο υλικό πίσω στη Γη.

Παράλληλα, η αποστολή θα δοκιμάσει την επικοινωνία του διαστημοπλοίου με έναν νέο επίγειο σταθμό ελέγχου.

Δεκατρία επιστημονικά όργανα θα χαρτογραφήσουν τον Φόβο

Πριν επιχειρηθεί οποιαδήποτε προσεδάφιση, οι επιστήμονες θα πρέπει να γνωρίζουν με μεγάλη ακρίβεια τη μορφολογία και τη σύσταση της επιφάνειας του δορυφόρου.

Για τον σκοπό αυτό, το MMX θα χρησιμοποιήσει 13 επιστημονικά όργανα.

Οι κάμερες υψηλής ανάλυσης Tengoo και Orochi θα χαρτογραφήσουν την επιφάνεια του Φόβου, αποκαλύπτοντας λεπτομέρειες του εδάφους και πιθανές περιοχές προσεδάφισης.

Ένα υψόμετρο λέιζερ, γνωστό ως Lidar, θα καταγράψει το ανάγλυφο του δορυφόρου. Η τεχνολογία αυτή λειτουργεί εκπέμποντας παλμούς λέιζερ και μετρώντας την απόσταση ανάμεσα στο διαστημόπλοιο και τα διάφορα σημεία της επιφάνειας.

Το υπέρυθρο φασματογραφικό όργανο MIRS θα αναζητήσει πληροφορίες για τα ορυκτά του Φόβου.

Παράλληλα, ο ανιχνευτής ακτίνων γάμμα και νετρονίων Megane θα εξετάσει τη στοιχειακή σύσταση του εδάφους, συμβάλλοντας στον προσδιορισμό των χημικών στοιχείων που περιέχει.

Το MMX θα συλλέξει επίσης δεδομένα για τον μικρότερο δορυφόρο του Άρη, τον Δείμο, από μεγαλύτερη απόσταση.

Όλες αυτές οι πληροφορίες θα βοηθήσουν την επιστημονική ομάδα να επιλέξει το ασφαλέστερο και καταλληλότερο σημείο για τη συλλογή δειγμάτων.

Idefix: Ένα μικροσκοπικό ρομπότ θα προηγηθεί της προσεδάφισης

Πριν από την κάθοδο του κύριου σκάφους, η αποστολή θα στείλει στην επιφάνεια του Φόβου ένα μικρό ρομποτικό όχημα.

Το ρόβερ ονομάζεται Idefix, έχει περίπου το μέγεθος ενός φούρνου μικροκυμάτων και ζυγίζει 25 κιλά.

Αναπτύχθηκε από κοινού από την JAXA, τη γαλλική διαστημική υπηρεσία CNES και το Γερμανικό Κέντρο Αεροδιαστημικής (DLR).

Η ανάπτυξή του προγραμματίζεται για τις αρχές του 2029.

Το Idefix θα απελευθερωθεί από το διαστημόπλοιο σε ύψος μεταξύ 40 και 100 μέτρων πάνω από την επιφάνεια του Φόβου.

Αφού φτάσει στο έδαφος, θα επαναφέρει μόνο του το σώμα του στη σωστή θέση και θα αρχίσει να κινείται στην επιφάνεια.

Η επιχειρησιακή του διάρκεια εκτιμάται σε περίπου 100 ημέρες.

Στο διάστημα αυτό, θα πραγματοποιήσει μετρήσεις με διάφορους αισθητήρες, μεταξύ των οποίων ένα φασματόμετρο Raman και ένα ραδιόμετρο.

Οι παρατηρήσεις του θα δώσουν στους επιστήμονες πολύτιμες πληροφορίες για τις φυσικές ιδιότητες και τη σύσταση του εδάφους, επιτρέποντάς τους να λάβουν την τελική απόφαση για το σημείο προσεδάφισης της κύριας μονάδας.

Το κρίσιμο στάδιο του 2030: Μόλις δυόμισι ώρες στην επιφάνεια

Το 2030 θα πραγματοποιηθεί το σημαντικότερο στάδιο της αποστολής.

Η μονάδα εξερεύνησης του MMX θα κατέβει στην επιφάνεια του Φόβου, όπου προβλέπεται να παραμείνει για περίπου δυόμισι ώρες.

Στο σύντομο αυτό διάστημα θα πρέπει να ολοκληρώσει τη συλλογή εδαφικού υλικού και μικρών πετρωμάτων.

Η αποστολή προβλέπει τουλάχιστον μία δειγματοληψία, με δυνατότητα δεύτερης προσεδάφισης σε διαφορετική περιοχή.

Η συλλογή υλικού από περισσότερα του ενός σημεία θεωρείται ιδιαίτερα σημαντική, επειδή θα επιτρέψει στους επιστήμονες να συγκρίνουν τη χημική σύσταση διαφορετικών περιοχών του Φόβου.

Για τη δειγματοληψία έχουν προβλεφθεί δύο διαφορετικές τεχνικές.

Η πρώτη βασίζεται στο όργανο C-sampler, το οποίο θα πραγματοποιήσει μικρή διάτρηση, συλλέγοντας έναν πυρήνα εδάφους από βάθος έως δύο εκατοστών.

Το πλεονέκτημα αυτής της μεθόδου είναι ότι θα επιτρέψει τη μελέτη υλικού που δεν έχει εκτεθεί άμεσα στην ηλιακή ακτινοβολία.

Η έκθεση στην ακτινοβολία προκαλεί με την πάροδο του χρόνου χημικές μεταβολές στις επιφάνειες των ουράνιων σωμάτων. Ένα δείγμα από μικρό βάθος μπορεί επομένως να διατηρεί πιο αντιπροσωπευτικά χαρακτηριστικά της αρχικής σύστασης του εδάφους.

Η δεύτερη τεχνική χρησιμοποιεί το όργανο P-sampler.

Αντί για διάτρηση, το σύστημα θα εκτοξεύσει έναν πίδακα αερίου αζώτου προς την επιφάνεια, ανασηκώνοντας χώμα και μικρά χαλίκια, τα οποία θα οδηγηθούν σε ειδικό θάλαμο συλλογής.

Το P-sampler αποτελεί εφεδρική επιλογή, καθώς η χρήση του συνοδεύεται από έναν μικρό κίνδυνο αποσταθεροποίησης ή ανατροπής του σκάφους εξαιτίας της εξαιρετικά χαμηλής βαρύτητας.

Το ταξίδι της επιστροφής και η προσγείωση στην Αυστραλία

Ο στόχος της αποστολής είναι να συγκεντρώσει τουλάχιστον 10 γραμμάρια υλικού από τον Φόβο.

Αφού ολοκληρωθεί η συλλογή, το διαστημόπλοιο θα αποχωρήσει από τον δορυφόρο, αφήνοντας πίσω τον εξοπλισμό προσεδάφισης, και θα ξεκινήσει το ταξίδι της επιστροφής.

Η άφιξη στη Γη προβλέπεται για το 2031.

Κατά την προσέγγιση του πλανήτη μας, το διαστημόπλοιο θα απελευθερώσει μια ειδική κάψουλα που θα περιέχει τα δείγματα.

Η κάψουλα θα εισέλθει στη γήινη ατμόσφαιρα και θα προσγειωθεί με τη βοήθεια αλεξιπτώτων στην Αυστραλία.

Στη συνέχεια, θα περισυλλεγεί και θα μεταφερθεί στην Ιαπωνία, όπου το υλικό θα υποβληθεί σε λεπτομερείς εργαστηριακές αναλύσεις.

Εάν όλα εξελιχθούν σύμφωνα με τον σχεδιασμό, θα είναι η πρώτη φορά που δείγματα από τον Φόβο θα φτάσουν στη Γη.

Η μεγάλη έκπληξη: Το χώμα του Φόβου μπορεί να περιέχει υλικό από τον ίδιο τον Άρη

Πέρα από την προέλευση των δύο δορυφόρων, η αποστολή ενδέχεται να προσφέρει και μια απροσδόκητη επιστημονική ευκαιρία.

Ο Φόβος κινείται πολύ κοντά στον Άρη και οι επιστήμονες εκτιμούν ότι στην επιφάνειά του συσσωρεύεται συνεχώς υλικό που προέρχεται από τον Κόκκινο Πλανήτη.

Όταν αστεροειδείς προσκρούουν στον Άρη, μπορούν να εκτοξεύσουν πετρώματα και σκόνη στο Διάστημα.

Ένα μέρος αυτού του υλικού είναι πιθανό να καταλήγει στον Φόβο, όπου αναμειγνύεται με το δικό του έδαφος.

Αυτό σημαίνει ότι τα δείγματα που θα φέρει το MMX στη Γη ενδέχεται να περιέχουν και μικροσκοπικά θραύσματα από την επιφάνεια του Άρη.

Αν συμβεί κάτι τέτοιο, οι επιστήμονες θα αποκτήσουν τη δυνατότητα να μελετήσουν υλικό του Κόκκινου Πλανήτη χωρίς να έχει πραγματοποιηθεί απευθείας αποστολή συλλογής δειγμάτων από το έδαφός του.

Υπό αυτή την έννοια, το MMX θα μπορούσε να λειτουργήσει ως μια περιορισμένη εκδοχή της αποστολής Mars Sample Return (MSR).

Το πρόγραμμα MSR, που είχε σχεδιαστεί ως συνεργασία των αμερικανικών και ευρωπαϊκών διαστημικών υπηρεσιών, αποσκοπούσε στη μεταφορά πετρωμάτων από την επιφάνεια του Άρη στη Γη.

Ωστόσο, οι σοβαρές δημοσιονομικές πιέσεις οδήγησαν ουσιαστικά στην ακύρωσή του από το αμερικανικό Κογκρέσο, σύμφωνα με το δημοσίευμα.

Η ιαπωνική αποστολή δεν μπορεί να αντικαταστήσει πλήρως ένα πρόγραμμα απευθείας δειγματοληψίας από τον Άρη, καθώς το υλικό που ενδεχομένως βρίσκεται στον Φόβο δεν θα συνοδεύεται από τις ίδιες πληροφορίες για την ακριβή γεωλογική του προέλευση.

Θα μπορούσε, όμως, να προσφέρει μια εξαιρετικά σημαντική πρόσθετη πηγή επιστημονικών δεδομένων.

Και έτσι, ένα διαστημόπλοιο που ξεκινά για να απαντήσει στο ερώτημα πώς δημιουργήθηκαν οι δορυφόροι του Άρη μπορεί τελικά να επιστρέψει στη Γη έχοντας μαζί του και ένα μικρό κομμάτι από τον ίδιο τον Κόκκινο Πλανήτη.