日本启动了MMX火星卫星探测任务：各国如何为开发太空资源做准备
日本启动了“火星卫星探索”（MMX）任务，旨在探索火星的两颗卫星——火卫一和火卫二，并将火卫一的土壤样本送回地球。 该航天器将于2026年10月20日搭乘H3火箭升空。此次任务预计持续约五年，旨在帮助科学家更好地了解火星卫星的起源以及太阳系的早期历史。
MMX不仅具有科学意义。该任务还将推动在小型天体着陆、采集样本并将其送回地球等技术的进步。 这些能力对于深空探索的后续阶段至关重要——各国不仅致力于向深空发射探测器，还力求掌握利用当地资源进行长期探测的能力。
UA.News将为您介绍日本此次任务的具体研究内容、科学家为何对火卫一感兴趣、在地球以外可以获取哪些资源，以及哪些国家已经在开发利用这些资源的技术。
关于日本MMX任务的已知信息
MMX项目由日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）牵头。 参与国际合作的机构包括美国宇航局（NASA）、法国国家空间研究中心（CNES）、德国航空航天中心（DLR）以及欧洲航天局（ESA）。
该探测器由H3火箭从日本西南部的种子岛航天中心发射升空。根据JAXA的计划，它将于2027年抵达火星系统，随后开始对火星卫星进行探测。 载有样本的返回舱计划于2031年返回地球。
此次探测任务的主要目标是火卫一，即火星两颗卫星中较大的一颗。其尺寸约为27×22×18公里，轨道距离火星表面仅数千公里。 另一颗卫星火卫二（Deimos）体积小得多，且距离火星更远。
抵达火星后，MMX将从轨道上对火卫一进行探测，研究其表面、地形、成分及物理特性。 由法国和德国专家共同研发的小型探测车IDEFIX也将降落至该卫星表面。它将收集有关地表的信息，并协助确定主探测器的运行条件。
下一阶段将是MMX在火卫一上的着陆。JAXA计划在表面至少两个区域进行样本采集，并将不少于10克的样本送回地球。 此后，探测器将继续对火星和火卫一进行探测，随后返回地球。
这是首次旨在从火星卫星采集样本并返回地球的任务。 日本在较小天体上已有此类任务的经验：“隼鸟2号”任务曾将来自小行星“龙宫”的样本送回地球。MMX任务将在此基础上进一步发展相关技术，以应对前往其他行星系统的更为复杂的探测任务。
科学家为何需要火卫一的土壤
火卫一和火卫二的起源仍是行星科学领域未解之谜之一。它们的成分和结构有助于重构火星及其最近邻环境形成的历史。
科学家们正在研究两种主要的卫星形成假说。其中一种假说认为，它们可能是由火星与另一天体发生大规模碰撞后残留的物质形成的。 另一种假说认为，这两颗卫星是被火星引力捕获的小行星。
正是对样本的分析，将使科学家能够在地球实验室中研究构成火卫一表面的物质。 在那里，研究人员可以利用精密仪器对样本进行分析，将其化学和矿物成分与其他样本进行对比，并验证直接在太空中获得的数据。
为此，MMX上将安装科学仪器，用于研究该卫星表面的成分、矿物、地形、重力特性及其内部结构。 其中一种名为MEGANE的仪器是在NASA参与下研发的，它将通过测量中子和伽马射线来确定火卫一的元素组成。
该研究还涉及行星形成所用物质的历史。样本可能包含关于太阳系早期发展阶段所存在物质的信息，特别是对于理解水和有机化合物的分布至关重要的物质。 正因如此，此次任务的结果不仅会引起火星研究专家的关注，也会引起那些研究行星起源和生命形成条件的科学家的兴趣。
太空可获取哪些资源
对火卫一的研究是更广泛的太空计划的一部分，该计划涉及利用地球以外的资源。 该领域将其称为就地资源利用（ISRU，In-Situ Resource Utilization）。其核心在于开采和加工天体上的材料，以供应航天器、机器人系统及未来的探索任务。
其中最重要的资源之一是水。在月球两极附近的阴影区域已发现水冰，而在火星上，水主要以地下冰的形式存在。 如果技术能够实现其开采并有效净化，水不仅能满足宇航员的需求，还可用于技术工艺，并作为制备氢气和氧气的原料。
氧气是呼吸所必需的，同时与其他成分结合后，还可作为火箭燃料的氧化剂。 在火星上，氧气可从构成该行星大气主要成分的二氧化碳中提取。这已在“毅力号”火星车上的MOXIE实验中得到验证：该设备采集火星大气，并通过电化学方法从中分离出氧气。
另一个方向是利用月球土壤，即月壤。它含有硅酸盐以及各种元素的化合物，特别是铁、铝和硅。 科学家和工程师正在研究如何加工这种材料，以获取氧气、金属以及建筑结构所需的原材料。这种方法在月球表面建设基础设施时可能非常有用，因为从地球运送每种材料成本都很高。
小行星也备受关注。根据其类型不同，它们可能含有金属、硅酸盐、碳化合物以及含水矿物。 然而，不同小行星的成分各不相同，且含有有用元素本身并不意味着可以经济地开采它们。为此，必须运送设备、确保能源供应、组织原材料的加工以及所获材料的运输。
美国宇航局（NASA）将水、氧气、甲烷和建筑材料视为开发太空资源利用技术的关键方向。该机构强调，要将这些技术付诸实践，就需要更准确地确定资源的分布位置、浓度及其可获取性。
谁在太空资源开发方面取得了进展
美国、中国、日本及欧洲各国正在开发太空探索技术的各个组成部分：从样本采集到制氧实验，再到水冰探测。 目前，主要的实际成果主要体现在机器人探测任务、天体测绘以及单项技术的验证方面。在其他行星上进行全面的工业化资源开采尚未成为现实。
美国拥有广泛的月球和火星探索计划。美国宇航局（NASA）正在推进“阿耳忒弥斯”（Artemis）计划，该计划旨在让宇航员重返月球，并为人类在月球表面长期驻留所需的技术提供资金支持。 优先事项包括：寻找水冰、从月球土壤中提取氧气、能源生产以及利用当地材料进行建设。
2026年9月，NASA宣布启动新一轮月球基础设施技术研发提案征集。重点领域包括：月壤制氧系统、能源设备以及在月球上直接生产材料。
近年来，中国在月球探索方面取得了显著成果。 2024年，“嫦娥六号”任务将月球背面的1935.3克样本送回地球——这是历史上首次。这些样本已移交科学家，用于研究月球的地质历史及其各区域之间的差异。
样本的返回是资源勘探的重要一步：它能够详细确定土壤成分，并评估特定区域中含有哪些物质。 与此同时，“嫦娥六号”任务是一次以采集样本为目的的科学考察，而非工业开采项目。
日本则在另一个方向上开展研究——在小型天体上进行高精度作业。 “隼鸟”号和“隼鸟2号”任务已将小行星样本送回地球，而MMX任务则计划将这一经验应用到火星卫星上。为此，需要在微重力环境下具备导航、自主控制、着陆及样本采集系统。
欧洲航天局也支持资源研究。特别是，欧洲航天局（ESA）和欧洲太空资源创新中心正在举办技术竞赛，致力于利用月球风化层来构建未来的基础设施。 正在考虑的研发项目包括将当地材料转化为建筑构件和设备的方法。
因此，美国拥有针对未来探险任务的庞大项目体系和技术研发计划；中国展示了从月球复杂区域取样返回的能力；日本则专注于对小型天体的探测任务， 而欧洲机构则致力于开发利用当地材料的特定技术。这些方向互为补充，但其成果目前尚不意味着太空资源大规模开采的开始。
各国为何竞相争夺太空
太空计划具有科学、技术和战略意义。 能够将探测器送往其他天体、带回样本并在远距离执行复杂操作，这体现了火箭技术、机器人技术、通信系统、导航及自主控制技术的发展水平。
获取资源可能成为未来长期任务的重要组成部分。 如果能在当地获取水、氧气或建筑材料，探险队从地球运送的货物量将减少。这有助于减轻月球基地的补给负担，并为火星飞行任务做好准备。
与此同时，各国也在发展航天计划以支持本国工业。火箭、着陆器、机器人系统以及行星探测设备的研发，催生了对高科技生产和科学研究的需求。 MMX等国际任务使各国能够整合各自的专业能力，同时推动本国航天计划的发展。
对日本而言，MMX是继小行星探测任务取得成功后的又一重要步骤。 对于项目合作伙伴而言，这是参与火星探索并检验仪器在复杂环境下工作性能的良机。对整个航天行业来说，此次任务将是对前往行星卫星并从其采集样本所需技术的检验。
MMX任务可能带来哪些改变
MMX的主要成果将取决于能否完成几项复杂任务：抵达火星系统、探索火卫一和火卫二、在火卫一着陆、采集样本以及将返回舱送回地球。 这些阶段中的每一个都需要在距离地球很远的地方进行精确控制和设备操作。
科学家将有机会在实验室中研究来自火卫一的样本，而工程师则能验证未来小天体探测任务所需的技术。这些成果将补充此前小行星探测任务和月球研究的经验。
与此同时，开发太空资源需要实现一系列技术突破：必须寻找可利用的物质，开发其开采和加工系统，为设备提供能源，并在低重力及极端温度条件下组织作业。
日本的MMX任务并非旨在进行工业化资源开采。其目标是探索火星的卫星、带回样本并完善太空探索技术。 然而，正是此类探险任务为太阳系开发的下一阶段奠定了科学和技术基础，而在该阶段中，利用当地资源可能发挥重要作用。
