MMX sẽ tìm lời giải về nguồn gốc hai mặt trăng của sao Hỏa

Đây là hành trình khứ hồi kéo dài khoảng năm năm, với các mốc chính:

• Năm 2026: Phóng MMX bằng tên lửa H3 từ Tanegashima.
• Năm 2027: Sau khoảng một năm bay liên hành tinh, tàu đến hệ thống sao Hỏa và đi vào quỹ đạo cho phép quan sát lặp lại các mặt trăng.
• Giai đoạn 2027–2030: Khảo sát Phobos, Deimos, sao Hỏa và môi trường xung quanh; thực hiện các lần tiếp cận gần cũng như những hoạt động hạ cánh dự kiến trên Phobos.
• Năm 2030: Rời hệ thống sao Hỏa sau khi hoàn tất giai đoạn quan sát và lấy mẫu.
• Năm 2031: Khoang chứa mẫu trở về Trái Đất; kế hoạch hiện tại nhắm tới việc thu hồi tại vùng sa mạc của Australia vào tháng 7.

Đây vẫn là các mục tiêu trong kế hoạch, chưa phải những sự kiện đã hoàn tất. Cửa sổ phóng, tình trạng kỹ thuật của tàu, việc định vị và điều kiện bề mặt Phobos đều có thể ảnh hưởng đến lịch trình cũng như kết quả khoa học cuối cùng.

Một sứ mệnh kết hợp bay quỹ đạo, hạ cánh và lấy mẫu

MMX được thiết kế như sự kết hợp của một tàu quỹ đạo, một bộ phận hạ cánh và một hệ thống đưa mẫu trở về Trái Đất. Trước tiên, tàu sẽ dùng các thiết bị quan sát từ xa và hoạt động trên quỹ đạo để lập bản đồ hệ thống sao Hỏa, đồng thời tìm hiểu điều kiện phù hợp cho các hoạt động trên Phobos. Thay vì chỉ bay ngang qua, MMX dự kiến hoạt động trong các quỹ đạo gần dạng vệ tinh giả định quanh các mặt trăng của sao Hỏa.

Mục tiêu chính là Phobos, mặt trăng lớn hơn và nằm gần sao Hỏa hơn so với Deimos. MMX dự kiến thực hiện các lần hạ cánh trên Phobos và thu thập regolith, tức lớp đá vụn, bụi và vật chất rời trên bề mặt, bằng hai cơ chế lấy mẫu bổ trợ nhau là C-Sampler và P-Sampler. Cách tiếp cận này nhằm tăng khả năng thu được mẫu có giá trị nghiên cứu.

Mẫu vật sẽ được niêm phong trong khoang hồi quyển để đưa về Trái Đất. Công nghệ lấy mẫu và hồi quyển của MMX kế thừa kinh nghiệm JAXA tích lũy từ sứ mệnh Hayabusa2 khám phá tiểu hành tinh.

Deimos chỉ được khảo sát từ xa

Deimos không phải mục tiêu lấy mẫu. MMX sẽ quan sát mặt trăng này từ quỹ đạo và trong các lần tiếp cận dự kiến, thu thập dữ liệu so sánh về bề mặt, thành phần, địa hình và bối cảnh địa chất. Việc nghiên cứu cả hai mặt trăng rất quan trọng, bởi những điểm tương đồng và khác biệt giữa chúng có thể giúp phân biệt các giả thuyết về nguồn gốc.

Mục tiêu đưa hơn 10 gam vật chất từ Phobos về Trái Đất

MMX đặt mục tiêu đưa hơn 10 gam vật chất từ Phobos về Trái Đất. Nếu thành công, đây sẽ là sứ mệnh đầu tiên đưa mẫu vật từ khu vực sao Hỏa về hành tinh của chúng ta.

Phân tích trong phòng thí nghiệm có thể cung cấp những thông tin mà quan sát từ xa khó xác định đầy đủ. Các nhà khoa học sẽ có cơ hội nghiên cứu thành phần khoáng vật và hóa học của Phobos, tìm dấu hiệu liên quan đến nước hoặc các hợp chất hữu cơ, đồng thời kiểm tra xem mặt trăng này giống một tiểu hành tinh nguyên thủy hay vật chất có nguồn gốc từ sao Hỏa.

Một khả năng đáng chú ý là regolith trên Phobos có thể chứa vật chất từng bị bắn ra từ bề mặt sao Hỏa. Nếu đúng, mẫu vật có thể lưu giữ dấu vết gián tiếp về lịch sử bề mặt sao Hỏa, biến Phobos thành một “kho lưu trữ” tự nhiên giúp nghiên cứu sự tiến hóa của hành tinh này và các hành tinh đất đá thời kỳ đầu.

Phobos là tiểu hành tinh bị bắt giữ hay mảnh vỡ sau va chạm?

Các nhà khoa học hiện tập trung vào hai kịch bản hình thành chính:

1. Giả thuyết tiểu hành tinh bị bắt giữ: Phobos và Deimos có thể là những thiên thể nguyên thủy hình thành ở nơi khác, sau đó bị lực hấp dẫn của sao Hỏa giữ lại.
2. Giả thuyết mảnh vỡ do va chạm: Hai mặt trăng có thể hình thành từ vật chất văng ra khi một thiên thể lớn đâm vào sao Hỏa thời kỳ đầu, rồi các mảnh vỡ tái tập hợp.

MMX sẽ so sánh các đặc điểm vật lý và hóa học của hai mặt trăng, đồng thời nghiên cứu ảnh hưởng của sao Hỏa lên bề mặt và môi trường xung quanh chúng. Mẫu vật lấy trực tiếp từ Phobos đặc biệt quan trọng vì các phép đo trong phòng thí nghiệm có thể phân tích thành phần và cấu trúc ở mức chi tiết mà thiết bị trên tàu khó tái tạo hoàn toàn.

Đóng góp của các đối tác quốc tế

Dù do JAXA dẫn đầu, MMX là dự án hợp tác quốc tế với sự tham gia của NASA, Cơ quan Vũ trụ Pháp (CNES), Trung tâm Hàng không Vũ trụ Đức (DLR) và Cơ quan Vũ trụ châu Âu (ESA).

IDEFIX: xe tự hành của Pháp và Đức

CNES và DLR phát triển IDEFIX, một xe tự hành nhỏ được thiết kế để hoạt động trên Phobos. Xe dự kiến được thả xuống trước các hoạt động hạ cánh của tàu chính nhằm đo đạc đặc tính bề mặt và regolith. Những dữ liệu này giúp nhóm nghiên cứu hiểu rõ địa hình, đồng thời giảm rủi ro cho các thao tác hạ cánh và lấy mẫu của MMX. Thời gian hoạt động dự kiến của IDEFIX trên bề mặt là khoảng 100 ngày.

MEGANE: thiết bị đo thành phần của NASA

NASA cung cấp MEGANE, viết tắt của Mars-moon Exploration with GAmma rays and NEutrons — thiết bị khảo sát các mặt trăng sao Hỏa bằng tia gamma và neutron. Dữ liệu từ thiết bị sẽ giúp xác định thành phần nguyên tố của các mặt trăng, qua đó đóng góp trực tiếp vào việc kiểm tra hai giả thuyết: Phobos là tiểu hành tinh bị bắt giữ hay là sản phẩm của một vụ va chạm lớn.

Vai trò của JAXA

JAXA phụ trách tàu vũ trụ và các hoạt động cốt lõi của sứ mệnh, gồm định vị, quan sát từ xa, thử nghiệm hạ cánh trên Phobos, thu thập mẫu, đưa mẫu về Trái Đất và bảo quản mẫu trong điều kiện kiểm soát. MMX tận dụng kinh nghiệm lấy mẫu từ Hayabusa2, nhưng áp dụng trong môi trường phức tạp hơn của hệ thống sao Hỏa.

Vì sao Phobos có thể quan trọng với các chuyến bay có người lái?

Phobos thường được nhắc đến trong các kế hoạch khám phá sao Hỏa dài hạn vì nó quay rất gần hành tinh này. Về lý thuyết, nơi đây có thể đóng vai trò một “điểm trung chuyển” cho các sứ mệnh có người lái, giúp giảm một số thách thức liên quan đến việc hạ cánh xuống sao Hỏa rồi phóng trở lại qua khí quyển hành tinh.

MMX không xây dựng hay vận hành trạm không gian có người ở. Đóng góp của sứ mệnh mang tính nền tảng và thực tế hơn: cung cấp dữ liệu về tính chất bề mặt, địa hình, môi trường trọng lực, nguy cơ vận hành, thành phần vật chất và khả năng tiếp cận Phobos. Những thông tin này có thể giúp các nhà hoạch định tương lai đánh giá liệu Phobos có phù hợp để đặt cơ sở hạ tầng, hỗ trợ vận chuyển hay làm điểm trung chuyển cho các sứ mệnh sao Hỏa hay không.

Kết luận

MMX nổi bật vì gộp ba mục tiêu trong một chiến dịch: khảo sát so sánh cả hai mặt trăng của sao Hỏa, tiến hành hoạt động trên bề mặt Phobos và đưa mẫu vật về Trái Đất. Lịch phóng dự kiến vào ngày 20/10/2026 là bước khởi đầu của hành trình có thể đưa vật chất từ Phobos về vào năm 2031, làm sáng tỏ nguồn gốc của các mặt trăng sao Hỏa và cung cấp kinh nghiệm vận hành cho những kế hoạch khám phá sao Hỏa trong tương lai.

Điểm cần nhấn mạnh là MMX vẫn đang ở giai đoạn chuẩn bị. Hạ cánh, thu thập hơn 10 gam vật chất và đưa khoang mẫu về Australia đều là các mục tiêu dự kiến, chưa phải kết quả đã được bảo đảm.