Nhật Bản phóng tàu MMX tới Phobos, vệ tinh của Sao Hỏa, với mục tiêu đưa mẫu vật về Trái Đất năm 2031

Hành trình 5 năm để mang về ít nhất 10 gram mẫu vật

Nhật Bản phóng tàu vũ trụ Martian Moons eXploration (MMX) từ Trung tâm Vũ trụ Tanegashima, tỉnh Kagoshima, ngày 20 tháng 10 năm 2026, mở đầu sứ mệnh thu thập vật chất từ Phobos và đưa về Trái Đất vào năm 2031. Mục tiêu là mang về ít nhất 10 gram đá và đất, có thể giúp lý giải cách các vệ tinh của Sao Hỏa hình thành.

Cơ quan Thám hiểm Hàng không Vũ trụ Nhật Bản (JAXA) cho biết chuyến bay số 10 của tên lửa H3 cất cánh lúc 4:41:03 sáng giờ địa phương. Tàu được xác nhận tách khỏi tên lửa sau 71 phút 13 giây, bắt đầu hành trình tới Sao Hỏa. Một tường thuật về vụ phóng cũng nêu thời điểm 4:31 sáng; thời gian được JAXA ghi nhận là 4:41 sáng.

Dự kiến MMX sẽ đến hệ Sao Hỏa vào tháng 8 năm 2027. Tàu sẽ nghiên cứu Phobos, vệ tinh lớn hơn và gần hành tinh này hơn, quan sát vệ tinh nhỏ hơn là Deimos, đồng thời triển khai xe tự hành mang tên Idefix trước khi tự tiến hành các lần đáp xuống và thu thập mẫu.

Nếu thành công, MMX sẽ là sứ mệnh đầu tiên đưa mẫu vật từ một vệ tinh của Sao Hỏa về Trái Đất, đồng thời là tàu vũ trụ đầu tiên hoàn tất hành trình đến hệ Sao Hỏa rồi quay về cùng vật chất thu thập được. Khoang chứa mẫu dự kiến hạ cánh tại Woomera, Australia.

Nhật Bản đang vận dụng kinh nghiệm từ hai sứ mệnh thu thập mẫu tiểu hành tinh thành công để khám phá một điểm đến khác. Phobos có lực hấp dẫn cực yếu, bề mặt không bằng phẳng và ở gần một hành tinh lớn có ảnh hưởng mạnh. Tiếp cận được vệ tinh này mới chỉ là bước đầu: MMX phải khảo sát địa hình, hạ cánh an toàn, thu thập vật chất, cất cánh trở lại và đưa mẫu về nhà.

Vì sao Phobos là mục tiêu chính

Phobos có đường kính khoảng 20 đến 22 km, hình dạng giống củ khoai tây méo hơn là hình cầu. Vệ tinh này bay cách bề mặt Sao Hỏa khoảng 6.000 km và hoàn tất một vòng quỹ đạo trong khoảng 7 giờ 39 phút, tức quay quanh hành tinh này khoảng ba lần mỗi ngày.

Lực hấp dẫn trên bề mặt Phobos chưa bằng một phần nghìn lực hấp dẫn trên bề mặt Trái Đất. Một vật nằm yên trên mặt đất Trái Đất sẽ có hành vi rất khác ở đó: chỉ một cú đẩy nhẹ cũng có thể khiến vật rời khỏi bề mặt, còn thiết bị hạ cánh phải kiểm soát điểm tiếp xúc để không bật ngược lên.

Sao Hỏa cũng tác động mạnh đến chuyển động của tàu vũ trụ. MMX sẽ tiến hành quan sát chi tiết từ quỹ đạo vệ tinh giả định, một đường bay quanh Sao Hỏa giúp tàu duy trì vị trí gần Phobos. Cách bố trí này cho phép tàu liên tục khảo sát vệ tinh mà không cần dựa vào lực hấp dẫn yếu của Phobos để duy trì quỹ đạo gần thông thường.

Deimos là đối tượng thứ hai để so sánh. MMX sẽ quan sát vệ tinh này từ xa, giúp các nhà khoa học so sánh hình dạng và thành phần của cả hai vệ tinh, trong khi tập trung các hoạt động trên bề mặt vào Phobos.

Xe tự hành sẽ khảo sát địa hình trước

Idefix, do Cơ quan Vũ trụ Pháp (CNES) và Trung tâm Hàng không Vũ trụ Đức (DLR) cùng phát triển, sẽ khảo sát bề mặt trước khi tàu chính hạ cánh. Tên xe được lấy từ chú chó trong bộ truyện tranh Asterix.

Xe có bốn bánh và kích thước tương đương một chiếc lò vi sóng. Theo kế hoạch, xe sẽ được thả từ độ cao khoảng 40 mét so với Phobos, sau đó khám phá bề mặt trong khoảng 100 ngày. Xe dự kiến di chuyển với tốc độ khoảng một milimét mỗi giây, chậm có chủ đích để phù hợp với môi trường khó bảo đảm độ bám và ổn định.

Idefix sẽ khảo sát địa hình và đất, cung cấp thông tin giúp lựa chọn địa điểm hạ cánh cho MMX. Ảnh chụp từ trên cao có thể cho thấy độ dốc và những tảng đá lớn; các phép đo trên mặt đất có thể bổ sung thông tin về phản ứng của bề mặt khi phương tiện chạm xuống và di chuyển.

Xe tự hành và tàu chính có nhiệm vụ khác nhau. Idefix sẽ dành nhiều tháng khảo sát địa hình, trong khi chuyến lấy mẫu của MMX dự kiến kéo dài khoảng hai giờ. Những phát hiện của xe sẽ giúp nhóm sứ mệnh chuẩn bị cho khoảng thời gian tiếp xúc trực tiếp ngắn ngủi đó.

Kế hoạch thu thập mẫu của MMX

Mục tiêu tối thiểu JAXA công bố là thu thập ít nhất 10 gram vật chất. Các mô tả chi tiết hơn đề cập hai lần lấy mẫu và mục tiêu cao hơn, khoảng 20 gram, với mỗi lần thu khoảng 10 gram.

Phương pháp lấy mẫu kết hợp tiếp cận vật chất dưới bề mặt với thu thập vật chất rời ở phía trên. Một cánh tay robot sẽ hỗ trợ lấy vật chất ở độ sâu vài centimet, trong khi hệ thống dùng khí nén làm xáo trộn các hạt trên bề mặt và dẫn chúng vào hộp chứa.

Thu thập mẫu ở các độ sâu và vị trí khác nhau sẽ mang lại cho các nhà nghiên cứu tập hợp mẫu đa dạng hơn so với chỉ xúc một lần. Các hạt trên bề mặt đã tiếp xúc với không gian, trong khi vật chất bên dưới có thể trải qua những điều kiện khác. Các nhà khoa học có thể đối chiếu mẫu với những quan sát địa chất trước khi hạ cánh.

MMX gồm các mô-đun đẩy, thám hiểm và đưa mẫu về Trái Đất riêng biệt. Mô-đun thám hiểm có bốn chân hạ cánh, còn sứ mệnh mang theo các thiết bị nghiên cứu bề mặt và thành phần của vệ tinh. NASA cung cấp MEGANE, thiết bị được thiết kế để xác định các nguyên tố có trên Phobos, giúp kết nối phép đo gần vệ tinh với công tác nghiên cứu trong phòng thí nghiệm sau này.

Lịch trình từ khi đến Sao Hỏa đến lúc trở về Trái Đất

Lịch trình tổng thể của MMX dành khoảng một năm cho hành trình tới Sao Hỏa, khoảng ba năm thám hiểm hệ Sao Hỏa và khoảng một năm cho chuyến trở về. Ba năm hoạt động tại khu vực này nằm trong sứ mệnh kéo dài đến năm 2031.

Các tường thuật chi tiết đưa ra những mốc thời gian khác nhau về việc triển khai xe tự hành và lấy mẫu. Một lịch trình dự kiến thả Idefix vào đầu năm 2029 và lấy mẫu ở hai địa điểm trong năm 2030; lịch trình khác đặt mục tiêu lấy mẫu trước tháng 12 năm 2028. Chưa có thông tin xác nhận để giải quyết sự khác biệt giữa các mốc này.

• Ngày 20 tháng 10 năm 2026: Chuyến bay số 10 của H3 phóng MMX từ Tanegashima; tàu được xác nhận tách khỏi tên lửa sau khoảng 71 phút.
• Tháng 8 năm 2027: Dự kiến đến hệ Sao Hỏa.
• Tháng 9 năm 2027: Dự kiến bắt đầu quan sát chi tiết Phobos, bao gồm bề mặt, cấu trúc bên trong, lực hấp dẫn và thành phần khoáng vật.
• Trong giai đoạn thám hiểm: Idefix dự kiến khảo sát bề mặt khoảng 100 ngày trước khi MMX tiến hành lấy mẫu.
• Tháng 11 năm 2030: Lịch trình sứ mệnh chi tiết dự kiến tàu khởi hành về Trái Đất trong tháng này.
• Năm 2031: Khoang chứa mẫu dự kiến trở về Woomera, Australia; lịch trình chi tiết đặt mục tiêu vào cuối năm.

Mỗi giai đoạn đều tạo tiền đề cho giai đoạn tiếp theo. Các quan sát giúp xác định địa hình phù hợp, xe tự hành bổ sung thông tin tại bề mặt, còn hoạt động lấy mẫu phải bảo đảm tàu sẵn sàng cho hành trình trở về.

Hai giả thuyết đối lập về nguồn gốc các vệ tinh

Các nhà khoa học hy vọng mẫu vật sẽ giúp trả lời một câu hỏi cơ bản: Phobos và Deimos từng là những thiên thể độc lập bị Sao Hỏa bắt giữ, hay hình thành từ mảnh vỡ sau một vụ va chạm lớn?

Theo giả thuyết bị bắt giữ, các tiểu hành tinh di chuyển trong Hệ Mặt Trời đã bị lực hấp dẫn của Sao Hỏa giữ lại. Theo giả thuyết va chạm, một thiên thể lớn đâm vào Sao Hỏa và hất vật chất ra không gian, nơi một phần tập hợp thành các vệ tinh.

Các phép đo trong phòng thí nghiệm có thể khảo sát khoáng vật và thành phần hóa học của từng hạt chi tiết hơn nhiều so với chỉ dựa vào hình ảnh. Các nhà nghiên cứu sẽ tìm kiếm điểm tương đồng với vật chất tiểu hành tinh và vật chất có nguồn gốc từ Sao Hỏa, rồi kết hợp kết quả đó với những quan sát về cấu trúc và bề mặt các vệ tinh.

Việc MMX so sánh Phobos và Deimos bổ sung thêm một khía cạnh cho nghiên cứu. Những điểm tương đồng hoặc khác biệt giữa chúng có thể giúp đánh giá liệu hai vệ tinh có chung lịch sử hình thành hay không. Vì vậy, sứ mệnh kết hợp các phép đo toàn diện về một vệ tinh với việc phân tích kỹ lưỡng một lượng vật chất rất nhỏ.

Phobos có thể chứa cả mảnh vỡ từ Sao Hỏa

Các vụ va chạm trên Sao Hỏa có thể hất những mảnh hành tinh này vào không gian. Trong thời gian dài, một số mảnh có thể đến Phobos ở gần đó và hòa lẫn vào bề mặt. Vì vậy, khi hạ cánh trên vệ tinh, MMX cũng có thể thu thập vật chất từ Sao Hỏa.

Các nhà nghiên cứu hy vọng những mảnh vỡ này có thể cung cấp thông tin về điều kiện trên Sao Hỏa thời cổ đại. Việc tìm kiếm và xác định chúng đòi hỏi công tác phân tích cẩn thận trong phòng thí nghiệm sau khi khoang chứa mẫu trở về, đồng thời với việc nghiên cứu vật chất có nguồn gốc từ chính Phobos.

Chương trình khoa học rộng hơn cũng nghiên cứu sự dịch chuyển của nước và vật chất hữu cơ trong Hệ Mặt Trời thời kỳ đầu. Hợp chất hữu cơ là các hóa chất có thành phần carbon. Nghiên cứu thành phần và lịch sử của chúng có thể giúp các nhà khoa học tìm hiểu cách những thành phần gắn với môi trường có thể duy trì sự sống đến được các hành tinh đá.

Các phòng thí nghiệm trên Trái Đất có thể dùng nhiều loại thiết bị để phân tích cùng một hạt và giữ lại một phần mẫu cho các nghiên cứu sau này. Đây là lý do chính khiến việc đưa mẫu vật về Trái Đất có giá trị, thay vì thực hiện mọi phép đo bằng thiết bị trên tàu vũ trụ.

Nhật Bản phát huy kinh nghiệm từ Hayabusa

Sứ mệnh Hayabusa của Nhật Bản đã đưa về chưa đầy một gram vật chất từ tiểu hành tinh Itokawa vào năm 2010. Hayabusa2 mang về 5,4 gram từ Ryugu vào năm 2020. MMX nối tiếp chuỗi sứ mệnh này, chuyển từ tiểu hành tinh sang một vệ tinh quay quanh hành tinh khác.

Mục tiêu tối thiểu 10 gram của MMX gấp khoảng 1,9 lần lượng 5,4 gram đưa về từ Ryugu. Nếu thu được 20 gram, lượng mẫu sẽ gấp khoảng 3,7 lần. Các mẫu nhỏ vẫn có thể phục vụ nghiên cứu sâu rộng vì các nhà khoa học phân tích từng hạt và chia mẫu cho những phép thử chuyên biệt.

Phobos là nơi khó tiếp cận. Ba sứ mệnh trước đây của Liên Xô và Nga từng tìm cách thám hiểm, trong đó có kế hoạch hoạt động trên bề mặt, nhưng không sứ mệnh nào hạ cánh thành công. Phobos 2 đã tiếp cận vệ tinh và truyền hình ảnh về vào năm 1989.

MMX do Nhật Bản dẫn dắt, với sự đóng góp của NASA, Cơ quan Vũ trụ châu Âu, CNES và DLR, cùng các trường đại học và công ty công nghệ. Pháp và Đức cung cấp xe tự hành, còn thiết bị MEGANE của NASA thực hiện các phép đo về nguyên tố trên bề mặt. Quan hệ hợp tác này kết nối công nghệ phục vụ hành trình và hạ cánh với công tác khoa học cần thiết để phân tích các mẫu vật sau này.

H3 đưa tàu lên đường, những hoạt động khó khăn nhất còn ở phía trước

JAXA và Mitsubishi Heavy Industries bắt đầu phát triển H3 vào năm 2014. Tên lửa thất bại trong chuyến bay đầu tiên năm 2023, sau đó có năm lần phóng thành công liên tiếp trước một vụ thất bại khác vào tháng 12 năm 2025. Các chuyến bay thành công được nối lại vào tháng 6 năm 2026.

Vụ phóng MMX đưa tỷ lệ thành công lũy kế được công bố của H3 lên 80%, từ mức khoảng 78%. Với sứ mệnh này, kết quả trước mắt là tàu tách thành công khỏi tên lửa và khởi hành tới Sao Hỏa, hoàn tất cột mốc vận hành lớn đầu tiên.

Nghiên cứu của MMX còn có mục đích thực tiễn lâu dài hơn. JAXA dự định đánh giá liệu Phobos có thể đóng vai trò điểm tập kết tự nhiên cho các hành trình tới Sao Hỏa trong tương lai hay không. Các phép đo địa hình, lực hấp dẫn và vật chất bề mặt sẽ cung cấp thông tin cụ thể để đánh giá khả năng này.

Điểm đến lớn tiếp theo là hệ Sao Hỏa vào tháng 8 năm 2027. Giá trị khoa học cuối cùng của sứ mệnh sẽ phụ thuộc vào các hoạt động sau đó: khảo sát Phobos, triển khai Idefix, lựa chọn địa điểm hạ cánh, thu thập vật chất và đưa các mẫu đã niêm kín về Australia vào năm 2031.

Điểm chính

• Nhật Bản phóng MMX bằng chuyến bay số 10 của H3 từ Tanegashima ngày 20 tháng 10 năm 2026.
• JAXA cho biết tên lửa cất cánh lúc 4:41:03 sáng và xác nhận tàu tách khỏi tên lửa sau 71 phút 13 giây.
• MMX đặt mục tiêu đến hệ Sao Hỏa vào tháng 8 năm 2027 và đưa mẫu vật về Trái Đất năm 2031.
• Mục tiêu thu thập tối thiểu là 10 gram từ Phobos; các kế hoạch chi tiết đề cập mục tiêu cao hơn là 20 gram.
• Xe tự hành Idefix của Pháp và Đức sẽ khảo sát bề mặt và hỗ trợ lựa chọn địa điểm hạ cánh.
• Các nhà khoa học sẽ nghiên cứu nguồn gốc các vệ tinh của Sao Hỏa và tìm kiếm vật chất từ Sao Hỏa trong mẫu.
• Khoang chứa mẫu dự kiến hạ cánh tại Woomera, Australia.