Inilunsad ng Japan ang MMX upang mag-uwi ng mga sample mula sa Phobos at posibleng mga bakas ng Mars sa 2031

Limang taong paglalakbay para makakuha ng hindi bababa sa 10 gramo mula sa ibang mundo

Inilunsad ang Martian Moons eXploration spacecraft ng Japan patungong Mars, na may maliit ngunit ambisyosong target: mag-uwi ng hindi bababa sa 10 gramo ng materyal mula sa buwan nitong Phobos sa 2031. Maaaring may mga pirasong tumalsik mula mismo sa Mars sa mga butil na ito, na magbibigay sa mga siyentipiko ng pagkakataong magsuri ng materyal mula sa planetang nahihirapang magsagawa ng direktang mga programang magbabalik ng mga sample dahil sa mga problema sa gastos at inhinyeriya.

Inilunsad ang misyon, na kilala bilang MMX, sakay ng H3 rocket mula sa Tanegashima Space Center noong Oktubre 20, alas-4:41 ng umaga sa oras ng Japan, katumbas ng Oktubre 19 sa silangang Estados Unidos. Humiwalay ang spacecraft sa rocket makalipas ang humigit-kumulang 71 minuto, nakapagtatag ng komunikasyon at nagladlad ng mga solar panel nito.

Inilarawan ni Yasuhiro Kawakatsu, tagapamahala ng proyektong MMX sa Japan Aerospace Exploration Agency, ang kalagayan ng spacecraft matapos itong humiwalay:

Sa ngayon, maayos ang lahat.

Inilalatag sa pangkalahatang-ideya ng misyon ng MMX ng JAXA ang paglalakbay na kinabibilangan ng pagmamasid sa dalawang buwan ng Mars, pagpapadala ng rover bago ang pangunahing spacecraft, pangongolekta ng mga sample sa Phobos at pagbawi sa kapsulang magbabalik ng mga sample sa Australia. Target ng ahensiya ang hindi bababa sa 10 gramo sa kabuuan, sa halip na garantisadong dami mula sa bawat paglapag.

Nakabatay ang MMX sa mga misyon ng Hayabusa ng Japan, na nag-uwi ng materyal mula sa mga asteroid na Itokawa at Ryugu noong 2010 at 2020. Nagdadala ng bagong hamon ang destinasyon nito: ang pagkilos malapit sa isang maliit na buwan habang patuloy na hinihila ng mas malaking Mars ang spacecraft.

Ipinahayag ni Hiroshi Yamakawa, pangulo ng JAXA, na matagumpay ang paglulunsad at inilarawan ang pagsisimula ng misyon:

Kasisimula pa lamang ng mahabang limang taong paglalakbay.

Ano ang mangyayari mula paglulunsad hanggang paglapag sa Australia?

Inaasahang makararating ang MMX sa Mars sa Agosto ng susunod na taon, at gugugol doon ng humigit-kumulang tatlong taon sa pagsisiyasat sa planeta at mga buwan nito. Tinatayang aabot pa ng isa pang taon ang paglalakbay pabalik.

Inilalahad ng pahina ng proyektong MMX ng JAXA ang pangkalahatang iskedyul ayon sa mga taon ng pananalapi ng Japan: paglulunsad sa taong pananalapi 2026, pagpasok sa orbit ng Mars sa 2027 at pagbabalik sa 2031. Nagsisimula sa Abril ang taon ng pananalapi ng Japan, samantalang nakasaad sa mas detalyadong pampublikong iskedyul ng misyon na babalik ito sa Daigdig sa taong 2031.

• Oktubre 20, 2026, oras ng Japan: Ilulunsad ang MMX mula Tanegashima sakay ng H3 rocket.
• Agosto 2027: Inaasahang darating ang spacecraft sa Mars at sisimulan ang kampanya nito ng pagmamasid.
• Huling bahagi ng 2028 o unang bahagi ng 2029: Inilalagay ng mga pagtataya sa operasyon sa panahong ito ang pagpapakawala sa rover na Idefix, na susundan ng posibleng paglapag ng spacecraft sa 2029. Pinagsasama-sama ng pampublikong balangkas ng misyon ng JAXA sa ilalim ng 2030 ang mga detalyadong obserbasyon at aktibidad ng pangongolekta ng sample.
• 2030: Nakatakdang umalis ang MMX sa Mars; tinukoy sa mga ulat tungkol sa paglulunsad ang Nobyembre bilang planong buwan ng pag-alis.
• 2031: Inaasahang lalapag sa Australia ang kapsulang may dalang mga sample bago dalhin ang materyal sa Japan.

Kasama rin sa programa ng pagmamasid ang Deimos, ang mas maliit na buwan ng Mars. Plano ng MMX na pag-aralan ito mula sa malayo at habang dumaraan malapit dito. Phobos ang puntirya ng detalyadong plano sa pangongolekta ng sample; pag-aaralan ang Deimos sa pamamagitan ng mga obserbasyon ng spacecraft.

Bakit napakahirap ipaliwanag ang pinagmulan ng mga buwang ito?

May diyametrong humigit-kumulang 22 kilometro ang Phobos at umiikot ito nang mga 6,000 kilometro sa ibabaw ng Mars, na nakatatapos ng humigit-kumulang tatlong orbit kada araw. Mas maliit ang Deimos, na may diyametrong mga 12 kilometro. Hindi kamukha ng alinman sa dalawa ang malaki at bilugang Buwan ng Daigdig.

Dalawang pangunahing paliwanag ang naglalaban upang ipaliwanag kung paano nabuo ang mga ito. Ayon sa teorya ng pagkakahuli, mga asteroid ang mga ito na nahuli ng grabidad ng Mars. Ayon naman sa teorya ng malaking banggaan, tumalsik sa kalawakan ang materyal mula sa Mars matapos ang banggaan, at may bahagi nito na nagsama-sama upang maging mga buwan.

Kahawig ng ilang sinaunang asteroid ang madidilim nilang ibabaw, na sumusuporta sa teorya ng pagkakahuli. Mas naaayon naman sa pagbuo mula sa singsing ng mga tipak na nagmula sa banggaan ang halos pabilog nilang mga orbit sa palibot ng ekwador ng Mars. Dahil medyo mahina ang grabidad ng Mars, mahirap din nitong mahuli ang isang asteroid na buo at dumaraan.

Inilarawan ni Tom Statler, nangungunang siyentipiko ng NASA para sa maliliit na katawan sa sistemang solar, kung paano susubukin ng MMX ang mga paliwanag na ito:

Sa pagpunta sa mga buwan ng Mars, pag-aaral sa mga ito nang malapitan at pag-uwi ng mga sample sa Daigdig, matutukoy natin kung mas kahawig ng komposisyon ng asteroid ang materyal mula sa Phobos o ng mga tipak na nalikha sa banggaang kinasangkutan ng Mars.

Ano ang maaaring ibunyag ng mga butil tungkol sa tubig at kasaysayan ng mga planeta?

Maaaring matukoy sa mga sukat sa laboratoryo ang pagkakaiba ng materyal na uminit sa napakalaking banggaan at ng materyal na napanatili sa loob ng sinaunang asteroid. Maaaring mag-iwan ang malaking banggaan ng mala-salaming bato, mga mineral na binago ng matinding presyon at mga palatandaang nawala ang mga sangkap na madaling sumingaw, kabilang ang tubig.

Sa kabilang banda, maaaring mayaman sa carbon na materyal, luwad at mga organikong compound ang nagmula sa asteroid. Mga kemikal na may carbon ang mga organikong compound, kabilang ang marami sa mga sangkot sa mga buhay na sistema. Susuriin ng mga siyentipiko ang komposisyon at kasaysayan ng mga ito kasabay ng nakapaligid na mga mineral.

Maaari ring magbigay ng ibang palatandaan ang kemistri ng tubig. Magkakaiba ang proporsiyon ng ordinaryong hydrogen at ng mas mabigat nitong anyo, ang deuterium, sa iba't ibang bahagi ng sistemang solar. Makakatulong ang pagsukat sa proporsiyon ng mga ito sa naibalik na materyal upang matukoy ng mga mananaliksik kung saan ito nabuo at masiyasat kung paano nakarating ang tubig sa mabatong mga planeta.

Sinusubok din ng mga siyentipiko ang iba't ibang bersiyon ng dalawang pangunahing teorya tungkol sa pinagmulan ng mga buwan. Gumamit si Jacob Kegerreis, isang siyentipiko sa larangan ng mga planeta sa Imperial College London, ng mga simulasyon kung saan pinaghihiwalay ng grabidad ng Mars ang isang asteroid, na lumilikha ng disk ng mga tipak na maaaring maging mga buwan. Sinuri naman ni Matija Cuk, isang siyentipikong mananaliksik sa SETI Institute, ang paulit-ulit na siklo kung saan nadudurog ang isang buwan at muling nabubuo bilang mas maliit na bagay.

Makakatulong ang edad ng mga mineral at mga epekto ng pagkakalantad sa kalawakan upang subukin ang mga kasaysayang ito. Umaasa rin ang mga mananaliksik na mas mapapahusay ang talaorasan ng mga banggaan sa paligid ng Mars. Maaaring magbigay ng mas matibay na batayan ang pagtukoy sa edad ng mga naibalik na butil kaysa sa kasalukuyang paraang iniangkop mula sa kronolohiyang binuo batay sa Buwan ng Daigdig.

Maaaring may naipong mga piraso ng Mars ang Phobos

Maaaring magpatalsik sa kalawakan ng bato at alikabok ang mga banggaan ng asteroid sa Mars. Dahil malapit ang orbit ng Phobos, maaaring mapunta sa ibabaw nito ang ilan sa mga tipak na iyon. Kaya posibleng makalikom ang MMX ng halo ng materyal mula sa buwan at mga butil na nagmula sa Mars.

Tinataya ni Kiyoshi Kuramoto, isang siyentipiko sa larangan ng mga planeta sa Hokkaido University at pinuno ng pandaigdigang pangkat ng agham ng misyon, na maaaring umabot sa mga 1% ng isang sample ang materyal mula sa Mars. Sa ganitong proporsiyon, kung 10 gramo ang koleksiyon, mga 0.1 gramo, o 100 miligramo, nito ang magmumula sa Mars. Malalaman lamang ang aktuwal na proporsiyon kapag natukoy at nasuri na ng mga mananaliksik ang mga naibalik na butil.

Maaaring nagmula ang ilang piraso sa sinaunang mga batong nabuo noong mas mainit at mas basa ang Mars. Maaaring nahukay naman ang iba mula sa mas malalim na bahagi ng crust dahil sa mga sumunod na banggaan. Posibleng maiugnay ng mga mananaliksik ang ilang mas batang materyal sa mga bunganga sa Mars na nabuo kamakailan lamang.

Mahihirap matukoy ang mga butil na ito. Maaaring napakaliit ng mga ito, maaaring hindi tiyak kung saan nagmula ang mga ito, at mababago ang mga ito ng pagkakalantad sa radyasyon sa Phobos na walang atmospera. Kakailanganin ng mga siyentipiko na buuing muli ang kasaysayan ng mga ito gamit ang kimistri, kayarian ng mineral at mga sukat ng edad.

Maunang pupunta ang rover sa lugar na may napakahinang grabidad

Inaasahang sasaliksik sa Phobos ang Idefix, isang rover na ambag ng mga ahensiyang pangkalawakan ng France at Germany, bago tangkaing lumapag doon ng pangunahing spacecraft. Tumitimbang ang rover ng mga 25 kilo at maaaring umandar nang mga 100 araw.

Pakakawalan ito ng MMX mula sa taas na wala pang 100 metro mula sa ibabaw. Wala pang isang-libo ng grabidad sa ibabaw ng Daigdig ang grabidad sa Phobos, kaya dahan-dahang bababa ang rover. Hindi madali ang paglapag dahil maaari itong tumalbog o tumagilid, at kailangan ng maingat na pagkontrol sa pagmamaneho upang manatiling nakadikit sa lupa ang mga gulong nito.

May dalang mga kamera at instrumento ang Idefix upang suriin ang mga mineral at katangian ng ibabaw. Dapat makatulong ang mga obserbasyon nito sa pangkat na matantiya kung matigas o maluwag ang lupa, matukoy ang mga panganib at makapili ng mga lugar na may kapaki-pakinabang na impormasyong heolohikal.

Magsasagawa rin ng sarili nitong pagsisiyasat ang pangunahing spacecraft gamit ang mga kamera, lidar at spektrometro, kabilang sa 13 instrumentong dala nito. Sinusukat ng lidar ang distansiya gamit ang liwanag ng laser, na nagbibigay-daan sa pangkat na imapa ang mga dalisdis at hugis ng ibabaw. Sinusuri naman ng mga spektrometro ang liwanag o iba pang radyasyon upang matukoy ang mga sangkap na naroroon.

Kabilang sa mga ambag ng NASA ang MEGANE, isang spektrometro ng gamma ray at neutron na binuo ng mga mananaliksik sa Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory at Lawrence Livermore National Laboratory. Susukatin nito ang mga signal na nalilikha kapag tumama sa ibabaw ang mga partikulang may mataas na enerhiya, upang matukoy ng mga siyentipiko kung anong mga elementong kemikal ang taglay ng Phobos.

Dalawang paraan ng pangongolekta ng sample, at kakaunti ang puwang sa pagkakamali

Kailangang makalapit ang MMX sa mga napiling lugar ng paglapag nang may katumpakang mga 10 metro. Hindi pantay ang lupain sa Phobos, napakahina ng grabidad doon at malaki ang impluwensiya ng grabidad ng Mars sa kapaligiran nito. Iikot ang spacecraft sa Mars sa landas na magpapanatili rito malapit sa Phobos, na tinatawag na quasi-satellite orbit, sa halip na pumasok sa karaniwang matatag na orbit sa palibot ng buwan.

Plano ng JAXA ang hanggang dalawang paglapag, na magbibigay sa misyon ng pagkakataong mangolekta ng materyal mula sa magkakaibang lupain. May mga bahagi ang Phobos na nagmumukhang mapula o mala-bughaw kapag tiningnan gamit ang ilang partikular na filter, na posibleng magpahiwatig ng pagkakaiba sa mga mineral, banggaan o pagkakalantad sa kalawakan.

Aabot nang mga dalawang sentimetro sa ilalim ng ibabaw ang isang kagamitang pangkuha ng mga core sample. Magpapakawala naman ng may-presyur na gas na nitrogen ang ikalawang pangkuha ng sample na ibinigay ng NASA upang tangayin ang mga maluluwag na butil papasok sa lalagyan. Sa paggamit ng dalawang paraang ito, makakakuha ang pangkat ng materyal mula sa mababaw na ilalim ng lupa at alikabok sa ibabaw.

Inaasahang ilang oras lamang mananatili sa lupa ang spacecraft. Kailangang saluhin ng mga paa nito ang pagdikit sa ibabaw nang sapat na banayad upang hindi ito tumagilid o tumalbog pabalik sa kalawakan. Kailangan ding isaalang-alang ng mga inhinyero ang pagkaantala ng komunikasyon na, ayon sa JAXA, maaaring umabot sa 44 minuto para makapaglakbay ang signal papunta at pabalik mula sa spacecraft.

Dahil dito, hindi agad makatutugon ang mga tagakontrol sa Daigdig habang bumababa ang spacecraft. Kailangan nitong magkaroon ng sariling nabigasyon at kontrol upang masundan ang planadong paglapit at matugunan ang mabilis na pagbabago.

Hanggang saan aabot ang paghahanap sa sinaunang buhay?

Umaasa ang mga siyentipiko na maibubunyag ng posibleng mga butil mula sa Mars ang mga kondisyong maaaring nagbigay-daan sa buhay noon. Makakatulong ang mga mineral na kaugnay ng tubig at napreserbang kimistri ng mga organikong sangkap upang buuing muli ang mga kapaligiran sa nakaraan ng planeta.

Ipinahayag ni Kuramoto, pinuno ng pangkat ng agham ng misyon, ang mas ambisyosong posibilidad:

Sa palagay ko, posibleng may bakas ng kemikal na aktibidad biyolohikal sa sample ng buhangin.

Makakatulong ang pananaliksik sa kakayahang makaligtas sa mga banggaan upang maunawaan kung bakit isinasaalang-alang ng mga siyentipiko ang posibilidad na ito. Isinailalim ni Lily Zhao, isang katatapos lamang na mag-aaral ng doktorado sa Johns Hopkins University, ang matibay na bakterya na Deinococcus radiodurans sa mga dagok na idinisenyong tularan ang ilang aspekto ng banggaan ng asteroid. May ilang bakterya na nakaligtas sa presyur na hanggang 30 ulit ng presyur sa pinakamalalim na bahagi ng karagatan.

Iisang hakbang lamang sa mahirap na paglalakbay ang tinutukoy ng eksperimento. Kailangan ding makayanan ng anumang biyolohikal na materyal na bumiyahe mula Mars patungong Phobos ang pagpapatalsik, paglalakbay sa kalawakan, paglapag at matagal na pagkakalantad sa radyasyon. Kailangang siyasatin ng mga mananaliksik na susuri sa mga sample ng MMX ang kasaysayang iyon habang maingat na iniiwasan ang kontaminasyon mula sa Daigdig.

Inaasahan ni Wataru Fujiya, isang kosmokimiko sa Ibaraki University at pinuno ng pangkat sa pagsusuri ng mga sample, na hahawakan ang mga butil sa mga protektadong silid ng laboratoryo sa Institute of Space and Astronautical Science ng JAXA sa Sagamihara. Makakatulong ang vacuum o hindi reaktibong gas na nitrogen upang mapanatili ang materyal para sa pag-aaral.

Ibang ruta kumpara sa karera para mag-uwi ng mga bato mula Mars

Nangongolekta ang rover na Perseverance ng NASA ng maingat na piniling mga sample mula sa Mars mula pa noong 2021, at itinatala nito ang mga bato at paligid kung saan nagmula ang mga ito. Nawalan ng pondo mula sa Kongreso ang planong pagsisikap na bawiin ang mga sample dahil sa tumataas na gastos at mga pangamba sa pagiging praktikal nito sa teknikal, kabilang ang paglulunsad ng mga nakolektang materyal mula sa ibabaw ng Mars.

Ibang ruta ang tinatahak ng MMX sa pamamagitan ng pangongolekta ng sample mula sa buwang may mas mahinang grabidad. Bibigyan ng mga butil mula Mars doon ang mga siyentipiko ng pagkakataong magsuri ng materyal na mas hindi tiyak ang kasaysayang heolohikal, samantalang sasagot naman ang koleksiyon mula sa Phobos sa sarili nitong mga tanong tungkol sa pagkabuo ng mga buwan at paggalaw ng materyal sa sistemang solar.

Nakatakdang ilunsad ang misyon ng Tianwen-3 ng China bandang 2028 at posibleng makapag-uwi ito ng mga sample nang direkta mula Mars sa 2031. Hindi tiyak kung alin ang unang darating dahil magkalapit ang iskedyul ng misyon nito at ng pagbabalik ng MMX.

Tinataya sa mga pagtatantya sa paglulunsad na nagkakahalaga ang MMX ng $578 milyon, kumpara sa $350 milyong pagtatantyang inilathala bago ang paglulunsad. Limang ahensiyang pangkalawakan ang kalahok, na pinagsasama ang karanasan ng Japan sa spacecraft at pagbabalik ng mga sample, at ang mga instrumento, teknolohiya ng rover at suportang siyentipiko ng mga pandaigdigang katuwang.

Pagkatapos mabawi sa Australia, plano ng JAXA na uriin at itala sa katalogo ang materyal bago mamahagi ng mga bahagi nito para sa pananaliksik. Inaasahang tatanggap ang Johnson Space Center ng NASA ng 15% ng koleksiyon. Kung eksaktong 10 gramo ang maiuuwi ng MMX, 1.5 gramo ang bahaging iyon.

Ipinakita ng mga naunang misyon ng Japan sa mga asteroid na kayang suportahan ng maliliit na sample ang malawakang pananaliksik sa laboratoryo. Ngayon, kailangang tapusin ng MMX ang mas mahihirap na hakbang sa operasyon: makarating sa Mars, magsiyasat ng di-pamilyar na lupain, ligtas na lumapag, mangolekta ng materyal at maiuwi ito. Nabigo ang mga pagtatangka ng Unyong Sobyet at Russia na siyasatin ang Phobos, kabilang ang misyon ng Phobos-Grunt na inilunsad noong 2011, bago makumpleto ang mga layunin ng mga ito.

Mahahalagang Punto

• Inilunsad ang MMX mula Tanegashima noong Oktubre 20 sa Japan, na katumbas ng Oktubre 19 sa silangang Estados Unidos.
• Layunin ng JAXA na mag-uwi sa Daigdig ng hindi bababa sa 10 gramo ng materyal mula sa Phobos sa 2031.
• Magsisiyasat sa ibabaw ang rover na Idefix bago ang hanggang dalawang paglapag ng spacecraft, na gagamit ng mga aparatong pangkuha ng core sample at pangkuha ng mga butil gamit ang gas.
• Maaaring makatulong ang mga naibalik na butil na ipaliwanag kung paano nabuo ang mga buwan ng Mars at kung paano gumalaw ang tubig at organikong materyal sa sistemang solar.
• Tinataya ng mga siyentipiko na maaaring umabot sa mga 1% ng koleksiyon ang mga tipak mula Mars.
• Inaasahang lalapag sa Australia ang kapsulang magbabalik ng mga sample; pag-aaralan ang mga ito sa Japan at ibabahagi sa mga mananaliksik sa iba't ibang bansa.