高光谱遥感探测一直是火星表面典型矿物类型识别和分布特征研究的主要手段，通过研究与分析火星岩石中的矿物组成和结构特征。火星矿物光谱分析仪（MMS）是天问一号环绕器载的主要科学载荷之一，具备获取火星表面可见至红外谱段光谱图像的能力，服务于火星表面矿物组成和分布及化学成分与演化历史研究。
MMS科学探测能力方面的特色主要表现在：（1）光谱分谱率高，能够对火星表面矿物进行精细光谱测量；（2）定标精度高，采用对日定标、积分球定标、冷空间成像等多手段定标获得精准的定标数据；（3）数据量相对少，适应数据下传限制和不同矿物类型的光谱特征差异，通过空间维及光谱维的多维融合方式，实现数据的优化利用。
据麦姆斯咨询报道，近期，中国科学院上海技术物理研究所空间主动光电技术重点实验室何志平研究员课题组在《中国科学：物理学 力学 天文学》期刊上发表了以“天问一号环绕器火星矿物光谱分析仪探测机理与仪器特性”为主题的文章，详细分析了MMS。该文章对MMS仪器设计与主要技术指标进行概述，对仪器在轨工作模式与数据特点进行说明，最后介绍了仪器关键探测参数与地面验证试验；重点对MMS的功能性能、探测机理、仪器组成、定标与验证、在轨工作模式与数据特性进行简要介绍，为火星相关科学研究提供参考。
MMS主体和热控附件
国际上火星光谱分析典型载荷：OMEGA光谱范围为0.36–5.08μm，光谱采样间隔为7.5–20nm，总视场8.8°，重29kg；CRISM光谱范围为0.36–3.92μm，光谱采样间隔约7nm，总视场2.12°，重32.92kg。相比而言，MMS重量更轻，仅为7.26kg；光谱范围相对较窄，但波段数方面与CRISM相当，优于OMEGA，光谱分辨率更高；MMS近火点空间分辨率为百米量级，略优于OMEGA，但低于CRISM。MMS谱段设置的一个最大特点就是针对火星表面不同类型典型矿物的光谱吸收特征，设置了6种多光谱探测模式，且光谱分辨率更优，因此，MMS在探测时具备对火星表面主要矿物类型进行更准确识别和探测的能力。
MMS仪器由主体和保证温度状态的热控附件（TCA）两部分组成。其主体由光学传感器单元、校准单元和电子学单元构成。MMS的具体光机系统构型如图2所示，其中光学传感器单元包括可见光-近红外（V-NIR）模块和近-中红外（N-MIR）模块。MMS在轨工作主要分为远火点定标和近火点探测两个部分。远火点定标主要包括对日定标、积分球定标、冷空间成像。
MMS光机系统构型：(a) V-NIR通道；(b) N-MIR通道。
成像光谱仪需要在发射前进行光谱、辐射和几何定标，以便将测量的量化强度值转换为光谱辐射数据产品。同时为了评估仪器数据质量，演练数据处理方法，验证MMS的光谱探测能力，实验室也需要对仪器进行一系列地面实验。
MMS辐射定标：(a) 在轨定标流程；(b) 定标设计。
MMS是一台多功能的覆盖宽谱段（0.4–3.4μm）、大视场（0.5mrad IFOV和12° FOV）的高光谱成像光谱仪。MMS由可见光-近红外及短波红外两个独立的光学系统、在轨定标组件以及电子学组件构成，以宽谱段紧凑型高效分光技术、在轨复合实时定标技术、红外宽谱段轻型探测器组件技术等手段实现了中国首次行星高光谱探测，为火星资源考察及行星科学研究提供了数据保障。MMS在完成研制后在轨开展了测试、定标及探测实验，实现了对仪器功能与性能的验证。在火星停泊轨道，MMS首先对火星指定预选着陆区进行了探测，随后的科学轨道探测，将不断获得科学数据用于识别火星表面的矿物质，包括最重要的水合矿物质和水冰。MMS将通过持续的科学数据积累，丰富人类对火星的认识，为孕育新科学发现做出贡献。
该项目获得国家中长期科技发展规划重大专项资助项目的支持。
