日本明年將發射探測器到火衛一“采樣返回”，能行嗎，難度在哪里

日本宇宙航空研究開發機構（JAXA）正式宣布將在2026年進行一項火衛一探測任務，這將是人類首次開展從火星衛星采樣并返回的任務。雖然JAXA雄心勃勃，但是實際情況并不樂觀，很可能遭遇失敗。

原因有四：

一是任務難度高：

探測火衛一，核心難度在于其特殊的環境條件，這顆形似土豆的衛星直徑僅26公里，表面引力只有地球的千分之一，25公斤重的漫游車若以自由落體方式著陸，可能因碰撞導致設備損壞。

探測器需在2.5小時內完成著陸、采樣（目標超過10克）和起飛，期間必須精準控制姿態，避免陷入疏松的表面塵?；蜃采媳椴嫉膸r石。

也正因為這個原因，大部分國家選擇直接探索火星，而不是火星的衛星。

二是存在技術冒進：

在經歷小行星探測取樣成功、探月不利，以及陸續的火箭發射爆炸之后，JAXA急需一場勝利來挽回聲譽，這個原定于2024年的探索火衛一的計劃又被抬上了桌面。

日本探索火星衛星的計劃分是在2026年窗口期發射火星衛星探測MMX探測器，在2027年飛抵火星后，對火星的衛星展開探測，并在2029年向火衛一“福波斯”著陸，然后采樣返回，為各大科研機構帶回火星衛星的珍貴樣本，從而解答兩大領域的問題：火衛一起源和火星地質歷史。

但是，探索火衛一，比探索小行星難度大多了。一方面日本缺少穩定的中型運載火箭，另一方面日本還沒有大型航天器返回的技術經驗。

更為重要的是，這項任務原定于2024年實施最終推遲了，主要原因是2023年3月H3火箭首飛失敗，雖然該火箭于2024年2月的第二次飛行任務成，但是其穩定性還有待進一步驗證。

沒有靠譜的火箭，JAXA其實不一定能如期進行探測。但是即便火箭沒有問題，探測、著陸、采樣、返回等流程其實都還有很大的技術風險。

三、歷史教訓很慘重：

俄羅斯曾于1988年、2011年先后發射過三個探測器（1988年蘇聯福波斯一號和福波斯二號任務與2011年俄羅斯福布斯-土壤FGSC任務）前往火衛一、火衛二，但無一成功。

究其原因，其實就是，俄羅斯缺少超遠距離高精度測控技術，數十噸的探測器，需要在數億公里外完成軌道精確控制、自主障礙規避和復雜機械操作，任何微小失誤都可能導致任務全盤崩潰。

2011年，俄羅斯的福布斯-土壤就重演了技術冒進的失敗，在蘇聯解體后航天工業人才流失、預算縮減的背景下，俄方試圖一步實現“火星軌道進入+火衛一著陸+采樣返回”的高難度目標，其13.5噸的發射質量至今仍是火星探測器之最。

任務失敗的直接原因是探測器與火箭分離后，主發動機未能按計劃點火進入地火轉移軌道。事后調查顯示，宇宙輻射導致機載計算機雙頻道同時重啟，而更致命的隱患在于使用了不合格的90納米進口芯片（原設計為200納米級），其抗輻射能力不足。

這次失敗讓搭車的中國螢火一號成為犧牲品。這個重115公斤的微型探測器本應繞火星運行，探測空間環境，卻因俄方探測器未能脫離近地軌道，最終于2012年1月墜落在南太平洋。

雖然日本探索小行星的隼鳥探測器吸收了國際航天的先進經驗獲得了成功，但是復盤俄羅斯（包含蘇聯時期）的三次失敗，我們不難發現三次任務失敗存在驚人共性：

1、任務復雜度超負荷：蘇聯/俄羅斯在火星探測從未完全成功的情況下，堅持將“采樣返回”作為核心目標，遠超其技術儲備例如福布斯-土壤需在火衛一表面完成機械臂采樣、樣本封裝和火箭起飛等20余個復雜步驟，任何環節失效都將導致任務失敗。

2、關鍵系統冗余不足：三臺探測器均未設計獨立的故障恢復系統。福波斯一號缺乏指令驗證機制，福布斯-土壤的發動機點火依賴單一計算機指令，這種“單點失效”設計在深空環境中形同賭博。

3、工業基礎衰退：蘇聯解體后俄羅斯航天工業陷入“芯片荒”，福布斯-土壤被迫使用民用級90納米芯片替代抗輻射軍用芯片，其抗宇宙射線能力下降60%以上。這種“降配”行為直接導致計算機系統在輻射環境下癱瘓。

這次，日本JAXA的MMX任務特意將采樣流程簡化為“觸地即走”，美國則在“毅力號”火星車設計中采用三重冗余計算機和抗輻射加固芯片。但是當人類再次將目光投向火衛一時，那些墜入太平洋的探測器殘骸，早已成為深空探測史上最昂貴的“警示牌”。

四、國際合作還缺少深度。

這次火衛一探索計劃背后，美國、德國、法國的技術合作貫穿其中，NASA提供了中子與伽馬射線光譜儀（MEGANE）和采樣設備（P-Sampler），作為交換將獲得15%的研究樣本；德國與法國聯合研制了微波爐大小的漫游車，用于表面移動探測。

表面上看，這種方式分擔了技術風險，減少了各國的費用支出，但是缺少深度合作，僅憑日本在小天體探測領域的技術積累，以及在月球探測方面的失敗經驗，想要一次性完成“探測、著陸、采樣、返回”其實充滿了挑戰。

當然，雖然很難，但不是意味著一點機會沒有，對于人類來說，進行深空探索計劃本身就很有意義。

日本另辟蹊徑，采用“小而精”的方式進行太空探索，轉而先探索火衛一。其實還是值得肯定的。不用太大的系統工程，只需要一定的經費，在小眾領域創新，確實走出了屬于自己特色的路子。

只不過，想要將火衛一當作人類登陸火星前的中轉站，日本及它的合作機構，還缺少歷練。