日本火星卫星样品返回计划(MMX，Martian Moons eXploration)
MMX是什么
火星卫星探测任务（Martian Moons eXploration，MMX）是一项旨在探索火星两颗卫星的计划，预计将于2020年代中期发射。探测器离开地球约一年后抵达火星空间，进入火星轨道，随后转入火卫一（Phobos）的准卫星轨道（QSO），收集科学数据并从火卫一表面采集样本。完成观测和采样后，探测器将携带火卫一样本返回地球。
目前计划
- 在2026年度发射，2027年度进入火星轨道，并于2031年度返回地球。
- 提升未来行星与卫星探测所需的技术。如：地球与火星往返所需的技术进步、在火星卫星表面的高级采样技术，以及借助深空网络地面站实现的最优通信技术。
主要科学目标
- 阐明火星两颗卫星的起源，以及火星系统（火星、火卫一和火卫二）的演化过程。
MMX仪器拆解图
MMX轨迹图
MMX装载模块
- 发射配置探索模块
- 返回模块
- PAF：有效载荷附件配件
- 推进模块
- 高增益天线
- 中增益天线
- 从地球到火星的巡航配置
- C-SMP
- 任务的仪器
- 20N级RCS
- 500N级OME
- 样品回传胶囊
- SAP：太阳能阵列桨
MMX仪器系统分解
- 任务子系统：用于测量科学数据的各类不同仪器。
- 数据处理子系统：处理来自任务仪器和航天器平台系统的数据，以便向地球传输；同时，无法实时下传的数据将记录在安装在样品返回舱中的“回收数据记录器（RDR）”内。
- 电源子系统：为整个航天器产生、储存并提供电力。
- 制导、导航与控制子系统：控制航天器的姿态，并保持对航天器位置的实时了解。
- 姿态与轨道控制子系统：利用推进器、陀螺仪等传感器和执行机构，控制航天器的轨道和姿态。
- 着陆子系统：由着陆架及其他必要装置组成，确保航天器安全降落在火星卫星表面。
- 热控子系统：为所有设备和仪器维持适宜的热环境。
- 通信子系统：提供航天器与地面控制中心之间的通信功能。
- 结构子系统：为推进舱、探测舱、返回舱以及所有机载设备和仪器提供结构支撑。
- 推进子系统：负责化学推进系统，用于加速、减速和姿态控制。
- 采样器：从火星卫星表面采集样本。
- 样品返回舱：负责将采集到的火星卫星样本安全带回地球。
- 地面系统：由地面设施（如天线）组成，通过发送指令和接收测量数据来操控航天器。
遥感与就位观测
除了采集样本外，火星卫星探测任务（MMX）还将利用一整套观测仪器对火星及其卫星进行遥感观测。目前，这两颗小型火星卫星究竟是如何形成的，以及它们此后经历了哪些演化过程，仍无定论。可见光与近红外图像显示，火卫一的表面并不均匀，这暗示其可能由不同成分的物质组成。日本及国际科学家正在共同讨论决定样本采集的具体位置。遥感仪器获取的观测数据也将用于辅助完成这一任务，以确定最合适的采样地点。
TENGOO
TENGOO 的全称是“TElescopic Nadir imager for GeOmOrphology”（天底望远镜地貌成像仪）。
这是一台望远镜式（窄视场）相机，用于观测火星卫星表面精细地形。TENGOO 能以约 40 cm 的分辨率拍摄表面图像，并获取与采样点相对应的不同物质分布信息。它还可用于检查计划着陆点的安全性。
OROCHI
OROCHI 的全称是“Optical RadiOmeter composed of CHromatic Imagers”（彩色成像器组成的光学辐射计）。
这是一台广角相机，用于观测火星卫星表面的地形与物质组成。它可在多个可见光波段下拍摄火星卫星表面反射光图像，从而在全球范围及采样位置识别含水物质和有机物。
激光雷达（LIDAR）
LIDAR 是“Light Detection And Ranging”（光探测与测距）的缩写，是一种用于观测火星卫星表面形态的测距仪器。它通过向卫星表面发射激光，测量反射光返回所需的时间及反射光的能量，从而推导出表面的高度和反照率分布。
红外光谱仪（MIRS）
MIRS 是“MMX InfraRed Spectrometer”（MMX 红外光谱仪）的缩写，是一台近红外波段观测设备，用于厘清火星卫星的矿物组成特征。它可在 0.9–3.6 微米的光谱范围内进行光谱测量，绘制整个表面的含水矿物、与水相关的物质以及有机物分布图，并为采样点选取提供依据。MIRS 由巴黎天文台 LESIA 牵头，与另外四家法国实验室（LAB、LATMOS、LAM、IRAP-OMP）联合开发，并与法国国家空间研究中心（CNES）合作。
伽马射线与中子谱仪（MEGANE）
MEGANE 是“Mars-moon Exploration with GAmma rays and NEutrons”（火星卫星伽马射线与中子探测）的缩写，是一台伽马射线与中子谱仪，用于测定火卫一（Phobos）的化学元素组成。它探测到的伽马射线和中子源于宇宙射线持续轰击火卫一表面以及表面岩石中的天然放射性。MEGANE 的组成测量结果将为确定火卫一起源、研究其表面过程以及 MMX 航天器采样选址提供关键信息，并为样品提供重要的背景数据。MEGANE 与美国国家航空航天局（NASA）合作开发。
环火星尘埃监测器（CMDM）
CMDM 是“Circum-Martian Dust Monitor”（环火星尘埃监测器）的缩写，用于研究火星卫星周围的尘埃环境。通过测量直径 10 μm 及以上尘埃的丰度，可研究产生尘埃的天体碰撞频率以及尘埃在火星卫星上重新聚集的现象。
质谱分析仪（MSA）
MSA 是“Mass Spectrum Analyzer”（质谱分析仪）的缩写，用于研究火星卫星周围的离子环境。通过测量来自火星卫星的离子、来自火星的离子以及太阳风中的离子，可探究火星卫星内部是否存在冰、卫星表面的风化效应以及火星大气的散失量。
火星卫星巡视器（Rover）
MMX 巡视器将在主航天器之前着陆火卫一，并对火星卫星表面进行巡视。这些探测将获取表层风化层的多种物理特性，降低航天器着陆与采样操作的风险，并为科学观测提供宝贵的校准数据。MMX 巡视器由法国国家空间研究中心（CNES）和德国航空航天中心（DLR）联合研制。
采样与返回
MMX 探测器配备了两种不同的火卫一取样装置（C-Sampler 和 P-Sampler），以确保任务能够将最优质的样本带回地球实验室。采集到的样本将储存在“样本返回舱”（SRC）中，该返回舱将再入地球大气层，把这些来自火星卫星的珍贵碎片安全地送回家园。
C-SMP
C 型（钻取）采样器旨在从火卫一表面以下钻取最深 2 cm 的次表层物质。该采样器由一条机械臂和一个圆柱形取芯钻组成，设计用于穿透火卫一的表土，并将一段完整的土芯管安全地封存于样本返回舱内。
P-SMP
P 型（气动）采样器利用加压气体，在瞬息之间将火卫一表面的物质扬起并收集到样本容器内。该 P-Sampler 由 NASA 提供，并由位于加利福尼亚州阿尔塔迪纳的 Honeybee Robotics 公司制造。
SRC
样本返回舱（SRC）负责保存 C-Sampler 与 P-Sampler 从火卫一采集的全部样本，随后穿越地球大气层，将样本完好无损地送回地球表面。
探测技术获取
MMX 航天器还将携带一台辐射监测仪和两台高分辨率相机，旨在为未来火星区域的探索发展所需技术。
IREM
行星际辐射环境监测仪（IREM）将测量空间辐射环境，并获取来自太阳耀斑等事件产生的高能质子（太阳能量粒子：SEPs）的能谱。测量火星周边的本底辐射环境对于未来载人任务的安全至关重要，也有助于建立辐射剂量评估方法。
SHV
日本广播协会（NHK）正与项目合作开发两台超高清（SHV）相机，以 8K 和 4K 分辨率拍摄火星及其卫星。这些照片将成为该系统有史以来最清晰的影像，使广大观众得以身临其境地感受这项激动人心的任务。