Japonya'nın MMX görevi uzay uçuşu tarihinde en iddialı girişimlerden biri. Mars yörüngesinden Dünya'ya dönecek ilk uzay aracı olmayı hedefliyor ve Kızıl Gezegen sisteminden ilk kez örnekler taşıyacak.
Martian Moons eXploration (MMX) olarak bilinen görev, Mars'ın Phobos ve Deimos aylarının kökenini incelemek için bir ilk. Kapsamlı çalışma, Dünya'ya dönecek ilk Mars sistemi örnekleri olması beklenen numuneleri toplamak üzere Phobos'a iniş içeriyor ve milyarlarca yıl önce güneş sisteminin oluşumu sırasında yaşanan olaylara ışık tutabilecek kanıtlar arıyor.
MMX, 19 Ekim Pazartesi günü Japonya'nın Tanegashima Uzay Merkezi'nden H3 roketiyle fırlatılacak. Fırlatma saati 3:41 p.m. EDT (1941 GMT; Japonya yerel saatiyle 20 Ekim 4:41). Mars'a ulaşmak için 10 aylık bir yolculuğun ardından uzay aracı Phobos'u incelemeye yaklaşık üç yıl ayıracak, bir gezici konuşlandıracak ve örnek toplamak için inecek. Görev daha sonra Deimos'a odaklanıp bir dizi yakın geçiş yapacak ve Kasım 2030'da Dünya'ya dönüş yolculuğuna çıkacak. Planlandığı gibi giderse MMX örnek getirme kapsülü 2031'de Avustralya'ya inecek.
Uzay Aracı
MMX uzay aracı üç ana parçadan ve küçük bir geziciden oluşuyor. H3 fırlatma aracından ayrıldıktan sonra itki modülü MMX'i Mars yoluna sokmak için gerekli hızı sağlayacak. Ana keşif modülü mikrodalga boyundaki IDEFIX gezicisini ve görevin bilimsel araçlarının çoğunu taşıyor, dönüş modülü ise örnek getirme kapsülüne ev sahipliği yapıyor.
MMX'in üç ana modülünü Japonya'nın Mitsubishi Electric'i üretti, Fransız uzay ajansı CNES (Centre National d'Études Spatiales) ve Almanya'nın DLR'si (Deutsches Zentrum für Luft-und Raumfahrt) IDEFIX'i birlikte geliştirdi. Küçük gezici, adını 1960'ların Fransız çizgi romanı "Asterix"teki bir köpekten alıyor; bu da ülkenin 1965'te fırlatılan ilk uydusu Astérix'e bir gönderme.
IDEFIX, Phobos'un yüzey bileşimini ve sıcaklığını analiz etmek için bir dizi kamera ile MMX için Raman Spektrometresi (RAX) ve minyatür radyometre (miniRAD) araçlarını taşıyor.
MMX'in bilimsel araçlarının çoğu keşif modülünde yer alıyor. Bunlar arasında Johns Hopkins Uygulamalı Fizik Laboratuvarı (APL) tarafından üretilen, NASA'nın Mars-ayını Gama ışınları ve Nötronlarla Keşfi (MEGANE, telaffuzu "meh-gah-nay") adlı gama ışını ve nötron spektrometresi ile Fransa'nın MIRS (MMX Kızılötesi Spektrometresi) aracı bulunuyor.
Keşif modülünde ayrıca Japon yapımı TENGOO (TElescopic Nadir imager for GeOmOrphology) yakınlaştırma kamerası, geniş açılı OROCHI (Optical RadiOmeter composed of CHromatic Imagers) çok spektrumlu kamera, lazer altimetre (LIDAR) ve Kütle Spektrum Analizörü (MSA) bulunuyor. Dönüş modülü ise Japonya'nın Mars Çevresi Toz Monitörü (CMDM) ve Gezegenlerarası Radyasyon Ortamı Monitörü (IREM) cihazlarını taşıyor.
Görev
MMX Ağustos 2027'de Mars yörüngesine ulaşacak ve bu noktada itki modülünden kurtulup Phobos çevresinde yarı uydu yörüngesine (QSO) geçecek. Bu yörünge, sondanın asteroit boyutundaki küçük ay ile birlikte Kızıl Gezegen çevresinde bir oluşum içinde uçmasına olanak tanıyor.
Uzay aracı, Mars sistemi içinde ilk birkaç ayını Phobos'u farklı irtifalardan gözlemleyerek geçirecek. TENGOO ve OROCHI kameraları, LIDAR ve MSA ile ayın yüzeyini haritalayacak, bileşimini inceleyecek ve olası iniş alanları seçecek.
IDEFIX, 2028 sonu veya 2029 başında, MMX'in iki iniş provasının ilkinde Phobos'un yaklaşık 130 fit (40 metre) yukarısından bırakılacak. 14 mil genişliğindeki (22 kilometre) ayın son derece düşük yerçekimi sayesinde gezici, umarız hasarsız şekilde serbest düşüşle yüzeye inecek, birkaç zıplamadan sonra kendini düzeltecek ve arazi ile yüzey koşulları hakkında veri toplamak için keşfe başlayacak.
MMX örnek toplama, NASA Planetary Science Division'ın vekil direktörü Lindsay Hays'in 15 Ekim'deki görev brifinginde belirttiğine göre Aralık 2028'de başlayabilir. Uzay aracı iki toplama inişi deneyecek; keşif ve dönüş modülleri tek bir araç olarak alçalıp yörüngeye geri dönecek.
Phobos yüzeyinde iki farklı örnekleme mekanizması — Çekirdek Örnekleme Mekanizması (C-sampler) ve Pnömatik Örnekleme Mekanizması (P-sampler) — en az 10 gram (0,35 ons) malzeme çıkaracak ve MMX yörüngeye tekrar kalkmadan önce bu malzemeyi uzay aracının dönüş kapsülünde saklayacak. İlk iniş ve örnek toplamanın ardından MMX, Phobos yakınındaki QSO'ya dönecek, ardından ikinci bir iniş alanına inip benzer bir deneme yapacak ve yörüngeye geri dönecek.
MMX, Mars ayına odaklanan yaklaşık üç yıllık gözlemlerinin ardından Phobos gözlemlerini sonlandıracak ve 2030'da Mars çevresinde daha yüksek, rezonanslı bir yörüngeye geçecek. Bu rota, bilim insanlarının ayların kökenini araştırması için Phobos gözlemleriyle karşılaştırılacak veri toplamak üzere Deimos'un yolunu tekrar tekrar kesecek.
2030 sonuna doğru keşif modülü ayrılacak ve dönüş modülü Mars'ın yerçekimsel etkisinden çıkmak için motorunu ateşleyip toplanan örneklerle Dünya'ya sekiz aylık yolculuğa başlayacak. MMX 2031'de Dünya'ya yaklaşırken örnek getirme kapsülü ayrılacak ve atmosferde paraşütle hedeflenen bir iniş için Avustralya'nın Woomera bölgesine inecek; içeriği Japonya ve görev ortakları tarafından laboratuvar analizi için kurtarılacak.
Phobos ve Deimos
Bu örnekler ve MMX tarafından toplanan veriler bilim insanlarına ayların bileşimi, coğrafyası ve belki de en önemlisi nasıl var oldukları hakkında çok şey anlatabilir. Phobos ve Deimos'un kökeni için iki önde gelen teori var ve her ikisi de antik Mars tarihi hakkında çok farklı senaryolara işaret ediyor.
NASA Planetary Science Division'da MMX program yöneticisi ve bilim insanı Tom Statler, 15 Ekim'deki görev brifinginde şunları söyledi: "Phobos ve Deimos ilginç, ama sadece kendi başlarına değil. Varlıkları Mars sistemi hikâyesinin daha büyük bir parçası için kilit öneme sahip." "Ayların kökenini ortaya çıkararak Mars ve Dünya'nın tarihine, özellikle de milyarlarca yıl önce her iki gezegeni şekillendiren ve bugün gördüğümüz dünyaları yaratmaya yardımcı olan olaylara dair yeni bilgiler kazanacağız."
Hem Phobos hem de Deimos nispeten küçük ve düzensiz şekilli ve ilkel D-tipi asteroitlere birkaç benzerlik ve spektral özellik taşıyor. Bu antik cisimlerin güneş sisteminin yaklaşık 4,6 milyar yıl önce oluşumuna ait malzemeyi koruduğu düşünülüyor. Bu benzerlikler Phobos ve Deimos'un güneş sisteminde başka bir yerde oluşmuş ve daha sonra Mars'ın yerçekimi tarafından yakalanmış olabileceğini düşündürüyor.
Ancak Kızıl Gezegen çevresindeki neredeyse dairesel, ekvatora hizalı yörüngeleri bu teoriyi biraz karmaşıklaştırıyor. Bilim insanlarına göre yakalanmış bir asteroit, orijinal yaklaşımının yönü ve hızına benzer şekilde daha uzun ve eğik bir yörüngeye girmesi çok daha olası olurdu. Bu nedenle rakip bir hipotez, ayların kökeni için çok daha şiddetli ama bir bakıma tanıdık bir anlatı sunuyor.
Antik Mars'la gerçekleşen büyük bir çarpışma, malzemenin yörüngeye fırlatılarak iki ayın sonunda birleştiği bir enkaz diski oluşturmuş olabilir. Dünya'nın ayının oluşumuna benzer olacak bu süreç, dairesel ve ekvatoral yörüngelerini açıklayabilir.
Bugüne kadar toplanan çelişkili jeolojik ve yörüngesel gözlemler bilim insanlarının bir hipotezi diğerine kesin olarak tercih etmesini engelledi. MMX bir cevap vermeyi hedefliyor.
Statler dedi ki: "İki tamamen farklı kanıt hattı iki farklı yöne işaret ediyor. İşte bu da onu ilginç bir bulmaca yapıyor." Hibrit senaryolar için iki teoriyi birleştiren çeşitli teoriler de sunulduğunu ekledi.
Statler açıkladı: "Bu iki temel senaryonun her türlü farklı yolu, her türlü farklı kombinasyonu var." "Ama bu baştan beri bulmaca; bize gerçek tarih neydi diye işaret eden, görünüşte çelişkili iki kanıt hattı, ama henüz ne olduğunu bilmiyoruz."
Bilim
Mars'ın aylarının nereden geldiğine dair her teori yüzeyleri için farklı kimyasal özellikler öngörüyor. Muhtemelen yakalanmış asteroitler, hidrojen gibi uçucu elementler bakımından zengin olabilecek güneş sisteminin başka bir yerinde köken alan malzemenin kimyasal imzalarını korur. Oysa gezegen çarpışmasıyla oluşan aylar, şiddetli bir çarpışmanın yoğun ısısı tarafından değiştirilmiş Mars ve çarpışma malzemesinin karışımını içerir.
Hangi senaryonun daha olası olduğunu belirlemek, Mars'ın büyük bir ay oluşturan çarpışma yaşayıp yaşamadığını ya da aylarını erken güneş sisteminde başka bir yerden edindiğini ortaya çıkarabilir. Görev ekibi üyelerine göre her iki cevap da gezegenin evrimi ve milyarlarca yıl önce Dünya gibi karasal gezegenleri şekillendiren olaylar hakkında yeni bilgiler sunabilir.
APL'de MEGANE baş araştırmacısı David Lawrence, 15 Ekim brifinginde şunları söyledi: "Bu noktada Phobos'un bileşimi hakkında hiçbir şey bilmiyoruz." "Mineraloji hakkında bilgimiz var ama elementel bileşim yok. Dolayısıyla elementler bu temel sorulara ulaşmanın gerçekten kilit bir yolu."
MMX'in bilimsel araç takımı bu tespitleri yapmak için özenle kalibre edildi. MMX keşif modülündeki TENGOO, OROCHI ve LIDAR araçlarındaki kameralar ve sensörler, ayın oluşumu ve evrimi hakkında ipuçları sağlamak için yörüngeden Phobos'un arazisini, jeolojik özelliklerini ve yüzey malzemelerindeki değişimleri haritalayacak. Bu ölçümleri tamamlayan MIRS, Phobos'un yüzey minerallerini tespit edip sınıflandırmak ve olası kökenini asteroit mi yoksa antik bir Mars parçası mı olduğu konusunda daha iyi ayırt etmek için organik bileşikler aramak üzere tasarlandı.
IDEFIX'teki RAX spektrometresi ve miniRAD aracı, yüzey mineralojisini ve termal özelliklerini yakından inceleyerek bu gözlemlere yerel bağlam katacak.
Yörüngede NASA'nın MEGANE aracı, uçucu elementlerin izlerini aramak için ayın yüzeyi altında onlarca santimetre tarayabilen gama ışını ve nötron spektroskopisiyle Phobos'un elementel bileşimini ölçecek. Örneğin hidrojen, klor, sodyum ve potasyumun daha yüksek bolluğu asteroit yakalama hipotezini desteklerken, bu bileşiklerin daha düşük bolluğu gezegen çarpışmasıyla ilişkili ısı ve kimyasal bozulmaya işaret edebilir.
Lawrence dedi ki: "Japonca'da 'megane' gözlük demek." "Bu yüzden MEGANE'yi gama ışını ve nötron gözlükleriyle Phobos'a bakacak bir araç olarak düşünmeyi seviyoruz."
MMX'in Dünya'ya getireceği örneklerle karşılaştırıldığında MEGANE'nin bulguları, Phobos'ta bulunan uçucu element azalmasının çarpışma sonrası oluşumun yoğun ısısını mı yoksa uzay maruziyetinin doğal etkilerinden kaynaklanan milyarlarca yıllık aşınmayı mı yansıttığını belirlemeye yardımcı olabilir.
MSA ise Phobos çevresindeki yüklü parçacıkları ölçecek, yeraltı buzuna dair kanıt arayacak ve güneş rüzgarı maruziyetinin ayın yüzeyini nasıl değiştirdiğini araştıracak. Ayrıca Mars'tan kaçan atmosferik parçacıkları da inceleyecek. CMDM, çarpışmalarla aylarından fırlatılmış olabilecek parçacıklar da dahil olmak üzere Mars çevresindeki tozu ölçecek.
MMX'in Phobos'tan son ayrılışından sonra Deimos'un karşılaştırmalı gözlemleri, ayların benzer bileşimlere sahip olup olmadığının ve potansiyel olarak ortak bir kökene sahip olup olmadığının belirlenmesine yardımcı olacak.
Dünya'ya güvenli şekilde döndükten sonra Phobos örneklerinin laboratuvar analizi, bilim insanlarının kimyasal bileşimi ve mineralojiyi MMX'in yerleşik araçlarının ötesinde bir hassasiyetle incelemesine olanak tanıyacak. İzotop analizleri gibi testler — elementlerin atomik yapısındaki ince farkları ölçme — örneklerin kimyasal parmak izlerini Mars kayaları ve asteroit malzemesiyle karşılaştırarak kökenlerini belirlemeye yardımcı olabilir.
JAXA (Japonya Havacılık ve Uzay Araştırma Ajansı) bilim insanları, geri dönen materyalin bir kısmının antik asteroit çarpışmalarının Kızıl Gezegen yüzeyinden kayaları fırlatmasının ardından Phobos'a yerleşmiş olan Mars'ın kendisinden bile kaynaklanabileceğini düşünüyor; bu durum gezegenin jeolojik geçmişine dair kanıtlar barındırabilir.
Uluslararası İş Birliği
JAXA öncülüğündeki görev, NASA ve Avrupa Uzay Ajansı (ESA) ile kurumlar arası ortaklıkları temsil ediyor; bu kurumlar Deep Space ve Estrack ağları üzerinden donanım ve iletişim desteği sağlıyor.
