2025 年 3 月 13 日
- 2025 年 3 月 12 日，赫拉號太空探測器在火星的幫助下加速向雙小行星 Didymos/Dimorphos 飛行。
- 該相機由德國開發和製造，拍攝了火星及其衛星火衛二的照片。
- 此次繞行是為將於 2026 年啟動的火星月球任務 MMX (火星衛星探索) 進行的絕佳準備。
- 重點：太空旅行、火星和火星衛星、小行星防禦、探索
2025 年 3 月 12 日，歐空局「赫拉號」太空船成功飛越火星及其衛星火衛一和火衛二。這一里程碑標誌著我們在探索 Didymos 小行星系統道路上邁出了重要一步，我們將從中獲得新的見解，以開發可靠的小行星防禦方法。在繞行過程中，赫拉號利用火星的引力來優化其軌道。距離火星最近的一次距離約為5000公里。此太空探測器距離火衛二僅約 1,000 公里。這種接近性使得人們可以從新的視角捕捉紅色星球和火星較小衛星的詳細圖像。為此目的，採用了由德國航空航天中心 (DLR) 提供科學監督的耶拿奧普特尼克 (Jena-Optronik) 攝影系統 AFC (小行星取景相機)。新獲得的數據不僅將用於對火衛二的科學研究，還將用於校準赫拉號在狄迪莫斯系統中實際執行任務的科學儀器。
德國太空中心的德國太空總署負責協調德國對 Hera 任務的貢獻，資金來自聯邦經濟和氣候保護部 (BMWK)。德國太空中心行星研究所的代表是博士。 Jean-Baptiste Vincent 擔任 Hera 計畫的 AFC 攝影系統首席研究員 (PI)。柏林研究所也將共同領導數據分析工作小組。該系統採用冗餘設計，即 Hera 上裝配有兩個相同的攝影機。它是由 Jena-Optronik 開發的，並由歐洲太空總署 (ESA) 與德國航空航天中心 (DLR) 密切協調運作。 AFC 可在可見光譜中拍攝單色（即黑白色）影像，不僅用於科學工作，還可用於太空船的導航。
DLR 行星研究的任務包括科學觀測規劃、飛行校準、小行星形狀的地形模型或地圖等資料產品的創建，以及科學評估。
在飛行過程中，赫拉號太空船除了小行星取景相機外，還使用了另外兩個攝影系統：
- Hyperscout-H 可視近紅外光譜儀，可在 25 個可見光和近紅外光譜帶中運行，以表徵礦物的成分，以及
- 日本宇宙航空研究開發機構 (JAXA) 的熱紅外線成像儀 (TIRI)，它可以拍攝中紅外線範圍內的圖像來測量表面溫度並檢測粗糙度、粒徑分佈和孔隙率等物理特性。
火星的衛星是如何形成的？透過 MMX 任務尋找答案
火衛二是火星兩顆衛星中距離較遠且體積較小的一顆，其軌道距離火星表面約 23,400 公里。這個「塊狀」天體的直徑約為十二公里，表面非常暗。
火星衛星的起源目前尚未得到科學界的深入理解。雖然這些衛星表面的光譜數據讓人聯想到小行星，從而引發了它們是被捕獲的小行星的理論，但其他方面（例如接近圓形的軌道，靠近黃道）表明這些衛星是在大規模小行星撞擊後形成的。整體來說，「小行星捕獲」現像在軌道動力學上較難解釋，因此目前撞擊說更受青睞。
日本宇宙航空研究開發機構（JAXA）的MMX（火星衛星探索）任務旨在闡明兩顆火星衛星火衛一和火衛二是如何形成的，以及整個太陽系的行星形成過程是如何進行的。德國太空中心與法國國家太空研究中心 (CNES) 攜手，為這項任務貢獻了重約 25 公斤的 Idefix 火星車。 MMX將於2026年出發前往火星系統，第一台登陸器預計將於2029年登陸火衛一，在那裡收集樣本，並於2031年帶回地球。
在德國太空總署方面，在機器人與機電一體化研究所的領導下，德國太空總署太空系統研究所、輕型系統研究所、系統動力學與控制研究所、光學感測器系統研究所、行星研究所和太空實驗使用者中心（MUSC）也參與其中。
該探測器將研究火衛一表面的地質、物理和礦物學特性，並展示低重力機動性。這些數據也將用於校準軌道器測量結果並支援探索艙的著陸。與地球的資料交換透過軌道器進行。火星探測車的運作由位於圖盧茲的法國太空總署 (CNES) 控制中心和位於科隆的德國航空航天中心 (DLR) 微重力使用者支援中心 (MUSC) 控制中心控制。偵測車搭載了 NavCAM 立體相機、miniRAD 輻射計、RAX 拉曼光譜儀，以及兩台研究車輪與地面互動的相機 (WheelCAM)。
[照片]
(A) 赫拉號飛掠火星期間 Hyperscout-H 近紅外線影像
在這張近紅外線 Hyperscout H 影像中，火星呈現淡藍色，由歐空局的 Hera 太空船於 2025 年 3 月 12 日飛越火星時拍攝。前方可見火星衛星火衛二。拍攝這張高光譜影像時，赫拉距離火衛二約 1,000 公里。火衛二圍繞火星表面運行，距離火星約 23,500 公里。在背景中可以看到火星的多種特徵。在圖片的頂部，可以看到火星赤道附近的 Terra Sabaea 的明亮區域，其周圍是較暗的區域。 Terra Sabaea 的右下方是直徑 450 公里的惠更斯隕石坑，其左側是直徑 460 公里的斯基亞帕雷利隕石坑。火星盤面的右下方是希臘盆地，其直徑為2300公里，深度超過七公里，是太陽系已知的最大撞擊坑之一。 Hera 的 Hyperscout H 高光譜成像儀可在 25 個可見光和近紅外光譜帶中觀察超出人眼極限的色譜，以表徵表面材料。
(B) 赫拉號太空船的行星取景相機
小行星取景相機 (AFC) 在 ESA Hera 任務中發揮核心作用。它不僅將拍攝雙小行星 Didymos 和 Dimorphos 表面的詳細圖像以供科學分析，還將檢查美國太空總署的 DART 太空船在 2022 年撞擊後留下的隕石坑。它對於太空探測器的導引、導航和控制也至關重要。重量為 1.3 公斤的 AFC 大約有標準家用花瓶的大小和形狀，由 Jena-Optronik 開發、製造和測試。
(C) 從小行星 Didymos 的角度看小行星 Dimorphos
Didymos 是一顆近地雙小行星，直徑約 800 公尺。較小的雙形座 Dimorphos 直徑為 170 米，圍繞雙形座 Didymos 運行。原來的距離約1.1公里，軌道周期為11小時55分鐘。美國太空總署的DART太空船於2022年9月26日發生受控撞擊，使其軌道周期縮短了32分鐘，至11小時23分鐘，更接近雙星。
(D) 赫拉號太空探測器位於雙小行星迪迪莫斯 (Didymos) 和迪莫福斯 (Dimorphos) 前方
赫拉號太空船將於 2026 年對雙小行星 Didymos 和 Dimorphos 進行為期六個月的研究，以準確找出小行星的軌道周期和形狀在 2022 年美國太空總署的 DART 探測器撞擊後如何變化。為此，赫拉配備了十二種測量儀器。最重要的是兩台小行星取景相機——兩台冗餘的單色相機——用於確定太空船在小行星系統中的位置。它們對於探測器的導航至關重要。 Hera 也搭載了兩顆立方體衛星，分別是 Juventas 和 Milani，每顆衛星的大小都與鞋盒相當。它們將靠近小行星Dimorphos，甚至在任務的最後階段登陸，以測量其表面、內部結構和重力。
(E) 赫拉號太空探測器接近小行星狄莫福斯
歐洲太空總署的赫拉行星防禦任務正接近佈滿巨石的小行星雙形座。 2022年9月26日，美國太空總署重約半噸的DART太空船以每秒6.1公里的速度撞擊雙星。首次利用動能撞擊法偏轉小行星的實驗取得了成功：從地球上的觀測表明，Dimorphos 圍繞其母小行星 Didymos 的軌道運行時間縮短了約 33 分鐘。赫拉號預計於 2026 年底抵達雙小行星系統迪迪莫斯 (Didymos)，它將近距離收集數據，並確定迪迪莫斯的品質和成分等。這次大規模實驗旨在開發可重複的行星防禦技術。
(F) 小型衛星 Juventas 探測小行星 Dimorphos 的內部結構
Hera 號太空船搭載兩顆立方體衛星，將近距離研究雙小行星 Didymos 和 Dimorphos。這張藝術家的印象圖展示了立方體衛星 Juventas 正在執行其主要任務之一——利用無線電波研究較小的小行星 Dimorphos 的內部結構。
(G) 赫拉號太空船使用雷射高度計掃描雙星
赫拉 (Hera) 使用雷射高度計掃描雙形座 (Dimorphos) 的表面來測量高度。歐洲太空總署赫拉任務是人類首次研究雙小行星系統的任務。它追蹤了美國太空總署 DART 太空船的撞擊情況：直徑 780 公尺的小行星 Didymos 伴隨著直徑 160 公尺的次級天體 Dimorphos。
(H) 雙小行星迪迪莫斯 (Didymos) 和迪莫福斯 (Dimorphos)
據估計，大約有 15% 的小行星是雙重（或三重）小行星系統。許多較小的天體就是所謂的「碎石堆小行星」。它們起源於因碰撞而徹底摧毀的小行星，其碎片隨後通過重力鬆散地重新組合。由於相關天體的質量和重力相對較低，較小的小行星繞其「母體」的速度相對較低，不到每秒一公尺。這為可測量地改變其中一顆小行星衛星的軌道提供了可能性——對於在速度快得多的太陽軌道上運行的單一小行星來說，如此精確地改變軌道是不可能的。赫拉將利用這個機會查明，如果小行星對地球構成威脅，它們是否可以被偏轉。