화성 착륙

Mars landing
2018년 화성 착륙 터치다운, 인사이트 착륙선 애니메이션

화성 착륙이란 우주선이 화성의 표면에 착륙하는 것을 말합니다.무인 로봇 우주선에 의한 화성 착륙을 여러 번 시도한 적이 있으며, 열 번이 연착륙에 성공했습니다.착륙을 포함한 인간의 화성 탐사 가능성에 대한 연구도 있었지만 시도된 것은 없었습니다.1971년 착륙한 소련의 화성 3호가 최초의 화성 착륙 성공이었습니다.2023년 현재 소련, 미국, 중국은 화성 착륙을 성공적으로 수행했습니다.

하강 및 착륙 방법

2021년 현재, 화성에 착륙하는 모든 방법은 화성 대기권 진입하강을 위해 에어로셸과 낙하산 순서를 사용하고 있지만, 낙하산이 분리된 후에는 세 가지 옵션이 있습니다.정지해 있는 착륙선은 낙하산 등껍질에서 떨어져 로켓을 탈 수 있지만, 착륙 후에는 아무런 목적도 없는 로켓을 탐사선이 부담스러워할 수는 없습니다.

가벼운 로버를 위한 한 가지 방법은 로버를 사면체 구조로 둘러싸는 것이며, 이 구조는 에어백에 둘러싸여 있습니다.에어백이 떨어져 나간 후, 사면체는 에어백이 부풀어 오를 수 있도록 테더의 낙하산 등껍질에서 떨어져 내려집니다.후면 쉘에 있는 레트로 소켓은 하강 속도를 늦출 수 있습니다.그것이 지면에 가까워지면, 에어백을 충격 흡수제로 사용하여 사면체가 지면으로 떨어지도록 풀어줍니다.정지 상태가 되면 사면체가 열려 로버가 노출됩니다.

로버가 너무 무거워서 에어백을 사용할 수 없을 경우, 레트로 소켓을 스카이 크레인에 장착할 수 있습니다.스카이 크레인은 낙하산 등껍질에서 떨어지며 지면에 가까워질 때, 탐사선은 테더 위에 내려집니다.로버가 지면에 닿으면, (로켓이 발사된 상태에서) 스카이 크레인이 로버에서 멀리 추락하도록 테더를 절단합니다.호기심과 인내심 모두 착륙[1]위해 스카이 크레인을 사용했습니다.

무거운 탑재체의 하강

인사이트 착륙선의 추진기들은 착륙 지점에서 그 아래에 착륙하는 동안 구덩이를 팠습니다.

(직경 4.5미터(15피트) 에어로쉘이 필요한) 큐리오시티 로버보다 더 무거운 착륙선을 위해 엔지니어들은 직경 8미터(28피트)의 단단한 팽창식 저밀도 초음속 감속기를 개발하고 있습니다.그것은 비례적으로 더 큰 [2]낙하산을 동반해야 할 것입니다.

착륙 과제

로봇 우주선, 그리고 아마도 언젠가는 인간을 화성에 착륙시키는 것은 기술적인 도전입니다.착륙에 유리하도록 하려면 착륙선 모듈에서 다음과 같은 [3][4]문제를 해결해야 합니다.

2018년 NASA는 바이킹 시대[5]기술을 다시 사용하여 화성 표면에 성공적으로 인사이트 착륙선을 착륙시켰습니다.그러나 이 기술은 가까운 미래에 화성 탐사가 진행될 경우 많은 화물과 서식지, 등반 차량과 사람을 착륙시킬 수 있는 능력이 없습니다.이러한 의도를 개선하고 달성하기 위해서는 기술을 업그레이드하고 차량을 출시할 필요가 있습니다.현재의 기술을 이용한 연속적인 연착륙의 경우, 착륙선의 중요한 요소들 중 일부는 다음과 같습니다.[6][3]

  • 질량은 0.6톤(1,300lb)보다 작아야 합니다.
  • 탄도 계수는 35 kg/m2(7.2 lb/sqft) 미만이어야 합니다.
  • 에어로셸의 직경은 4.6m(15ft) 미만이어야 합니다.
  • 에어로셸의 형상은 70° 구형 콘 쉘이어야 합니다.
  • 낙하산의 직경은 30m(98ft)이하여야 합니다.
  • 초음속 역추진 동력 강하를 사용해야 합니다.
  • 궤도 진입(즉, 화성 궤도로부터의 진입)을 수행해야 함

지구와 소통하기

바이킹 [a]프로그램을 시작으로, 화성 표면의 모든 착륙선들은 그들의 데이터를 지구에 전달하기 위한 통신 위성으로 궤도 우주선을 사용해왔습니다.착륙선은 UHF 송신기를 사용하여 궤도선으로 데이터를 전송하고 X 대역 또는 K 대역 주파수를 사용하여 데이터를 지구로 중계합니다.이러한 높은 주파수는 더 강력한 송신기와 더 큰 안테나와 함께 궤도선이 지구로 직접 전송할 수 있는 것보다 훨씬 더 빨리 데이터를 전송할 수 있게 하여 수신 [7]안테나에서 귀중한 시간을 절약할 수 있습니다.

화성 착륙 목록

2018년 12월 인사이트 화성 착륙선 전경

1970년대에 몇몇 소련 탐사선들이 화성에 착륙을 시도했지만 실패했습니다.화성 3호는 1971년에 성공적으로 착륙했지만 얼마 지나지 않아 실패했습니다.하지만 미국의 바이킹 착륙선들은 그것을 표면으로 만들었고 몇 년 동안의 이미지와 데이터를 제공했습니다.그러나, 1997년에 화성 패스파인더가 [8]착륙하기 전까지 또 다른 성공적인 화성 착륙은 없었습니다.21세기에는 여러 차례 착륙에 성공했지만 추락 [8]사고도 많았습니다.

화성 탐사선 계획

화성 충돌 착륙선으로 의도된 최초의 탐사선은 [9]1962년에 성공적으로 발사되지 못한 소비에트 화성 1962B였습니다.

1970년 소련은 화성 4NM화성 5NM 임무를 초대형 무인 화성 우주선으로 설계하기 시작했습니다.첫 번째는 1973년 초로 계획된 마르소코드였고, 두 번째는 1975년으로 계획된 화성 샘플 귀환 임무였습니다.두 우주선 모두 N1 로켓에 실려 발사될 예정이었지만, 이 로켓은 성공적으로 비행하지 못했고 화성 4NM과 화성 5NM 프로젝트는 [10]취소되었습니다.

1971년 소련은 화성 탐사 프로그램 M-71의 일환으로 각각 착륙선을 실은 화성 2호와 화성 3호보냈습니다.화성 2호 착륙선이 착륙에 실패해 화성에 충격을 줬습니다.화성 3호의 착륙선은 화성에 연착륙에 성공한 최초의 탐사선이 되었지만, 데이터 수집은 성공적이지 못했습니다.착륙선은 착륙한 지 90초 만에 화성 3호 궤도선에 송신하기 시작했지만, 14.5초 만에 알 수 없는 이유로 송신이 중단됐습니다.고장의 원인은 당시 발생한 매우 강력한 화성의 먼지 폭풍과 관련이 있었을 것입니다.이 우주 탐사선들은 배치되지는 않았지만 각각 화성 탐사선을 포함하고 있었습니다.

1973년 소련은 화성 6호화성 7호에 두 대의 착륙선을 더 보냈습니다.화성 6호 착륙선은 하강하는 동안 데이터를 전송했지만 충돌로 실패했습니다.Mars 7 탐사선은 탑재 시스템(태도 제어 또는 역방향 로켓) 중 하나의 작동에 문제가 있어 운반 차량에서 조기에 분리되어 1,300 km(810 mi)만큼 행성을 놓쳤습니다.

이중 발사된 화성 5M (Mars-79) 샘플 귀환 임무는 1979년에 계획되었으나, 복잡성과 기술적인 [citation needed]문제로 인해 취소되었습니다.

바이킹 프로그램

바이킹 1 착륙지 (자세한 설명은 이미지 클릭)

1976년 두 개의 미국 바이킹 탐사선이 화성 주위의 궤도에 진입했고 각각의 탐사선은 화성 표면에 성공적으로 연착륙착륙선 모듈을 방출했습니다.그 후 첫 번째 컬러 사진과 광범위한 과학 정보를 포함한 대량의 데이터 전송에 성공했습니다.착륙 지점에서 측정된 온도는 150~250 K(-123~-23 °C, -190~-10 °F)였으며, 하루 동안 35~50 °C(95~122 °F)의 변화가 있었습니다.계절별 먼지폭풍, 압력변화, 극지방 캡 사이의 대기가스 이동을 관찰하였습니다.생물학 실험은 생명체에 대한 가능한 증거를 만들었지만, 그것은 다른 선상 실험에 의해서 확증되지 않았습니다.

바이킹 1호의 궤도선은 바이킹 2호의 착륙에 적합한 착륙 지점을 찾던 중 1976년 7월 25일 소위 "화성의 얼굴"을 구성하는 지형을 촬영했습니다.

바이킹 프로그램은 취소된 보이저 프로그램의 후예로, 그 이름은 나중에 태양계 탐사선 한 쌍에 재사용되었습니다.

마스 패스파인더

마스 패스파인더가 촬영한 '아레스 발리스'

1997년 7월 4일 화성 탐사선의 도움을 받아 착륙한 NASA의 마스 패스파인더 우주선.화성의 착륙 지점은 화성의 가장 바위가 많은 지역 중 하나인 아레스 발리스라고 불리는 화성 북반구의 고대 홍수 평원이었습니다.소저너라고 불리는 원격 조종되는 작은 탐사 로봇을 운반했는데, 이것은 최초의 성공적인 화성 탐사 로봇으로 착륙 지점 주변 몇 미터를 돌아다니며 조건을 탐구하고 주변의 암석을 채취했습니다.전세계 신문들은 착륙선이 화성 표면을 탐사하기 위해 탐사선을 파견하는 모습을 전세계에 실었습니다.

1997년 9월 27일 최종 데이터 전송이 있을 때까지 마스 패스파인더는 착륙선으로부터 16,500장의 이미지와 로버로부터 550장의 이미지를 반환했으며, 암석과 토양에 대한 15개 이상의 화학 분석과 바람 및 기타 기상 요인에 대한 광범위한 데이터도 반환했습니다.착륙선과 탐사선에 대한 과학 장비들에 의해 수행된 조사의 결과들은 과거 화성이 액체 상태의 물과 두꺼운 대기로 따뜻하고 습했음을 시사합니다.미션 웹사이트는 그 당시까지 가장 많은 사람들이 몰렸습니다.

고장의 빈발

화성 표면의 화성 극지 착륙선 개념도
마스 우주선 1988~1999
우주선 평가하기 Hador was Lander
포보스 1 아니요. 포보스의 경우
포보스 2 네. 포보스의 경우
마스 옵저버 아니요. 아니요.
마스 96 아니요. 네.
마스 패스파인더 네. 네.
화성 글로벌 측량사 네. 아니요.
화성 기후 궤도선 아니요. 아니요.
화성 극지 착륙선 아니요. 네.
딥 스페이스 2 아니요. 네.
노조미 아니요. 아니요.

1996년 11월 16일, 러시아가 발사한 화성 96은 블록 D-2 4단계의 계획된 두 번째 연소가 일어나지 않아 실패했습니다.Global Surveyer와 Pathfinder의 성공에 이어, 1998년과 1999년에 또 다른 실패가 잇따라 발생했는데, 일본의 노조미 궤도선과 NASA의 화성 기후 궤도선, 화성 극지 착륙선, 그리고 Deep Space 2 탐사선 모두 다양한 터미널 오류를 겪고 있습니다.화성 기후 궤도선은 록히드 마틴의 기술자들이 미국의 관습적인 단위의 사용과 미터법 단위를 섞어 화성의 대기권에 진입하는 동안 궤도선이 타버리게 만드는 으로 악명이 높습니다.1990년대 5-6번의 NASA 임무 중에서 화성 경로파인더와 화성 글로벌 서베이서, 단 2번의 임무만이 성공적으로 수행되었으며, 이로써 1990년대에 화성 경로파인더와 탐사로봇은 유일하게 성공적인 화성 착륙을 이루었습니다.

마스 익스프레스와 비글 2

2003년 6월 2일, 유럽 우주국마스 익스프레스바이코누르 우주기지에서 화성으로 출발했습니다.Mars Express 우주선은 Mars Express Orbiter와 착륙선 Beagle 2로 구성되었습니다.비록 착륙 탐사선이 움직일 수 있도록 설계되지는 않았지만, 먼지가 많은 표면 아래의 토양을 정확하게 분석하기 위해 그것은 굴착 장치와 현재까지 만들어진 가장 작은 질량의 분광기, 그리고 다양한 다른 장치들을 로봇 팔에 가지고 다녔습니다.

궤도선은 2003년 12월 25일 화성 궤도에 진입했고, 비글 2호는 같은 날 화성 대기에 진입했어야 했습니다.그러나 착륙선에 연락을 시도했지만 실패했습니다.통신 시도는 1월 내내 계속되었지만, 비글 2는 2월 중순에 분실이 선언되었고, 영국과 ESA는 책임 조사관인 콜린 필링거의 부실한 프로젝트 관리를 비난하는 공동 조사를 시작했습니다.그럼에도 불구하고, Mars Express Orbiter는 화성의 남극에 물 얼음과 이산화탄소 얼음이 존재한다는 것을 확인했습니다.NASA는 이전에 화성의 북극에서 그들의 존재를 확인했습니다.

비글2 착륙선의 흔적은 2013년 NASA의 화성정찰위성탑재된 HiRISE 카메라에 의해 발견됐고, 필링거가 사망한 지 몇 달 뒤인 2015년 1월 비글2 존재가 확인됐습니다.착륙선은 성공적으로 착륙한 것으로 보이지만 전원과 통신 패널을 모두 배치하지는 않았습니다.

화성탐사로봇

Mars Express의 발사 직후, NASA는 화성 탐사 로버 임무의 일환으로 쌍둥이 로버 한 쌍을 행성을 향해 보냈습니다.2003년 6월 10일, NASA의 MER-A(Spirit) 화성 탐사 로버가 발사되었습니다.2004년 1월 3일 구세프 크레이터(한때는 분화구 호수였다고 믿어짐)에 성공적으로 착륙했습니다.그것은 그 지역의 물의 역사에 대한 증거를 찾기 위해 바위와 흙을 조사했습니다.2003년 7월 7일, 두 번째 탐사선 MER-B (Opportunity)가 발사되었습니다.그것은 2004년 1월 24일 비슷한 지질학적 작업을 수행하기 위해 메리디안티 플라눔(과거의 물의 존재를 나타내는 헤마이트가 많이 매장되어 있는 곳)에 착륙했습니다.

Spirit 로버와의 통신이 일시적으로 끊겼음에도 불구하고(파일 시스템[11] 이상으로 인해), 두 로버는 모두 착륙 지점을 탐색하기 시작했습니다.탐사선 오퍼튜니티는 암반이 돌출되어 있는 분화구인 특히 흥미로운 지점에 착륙했습니다.탐사팀원들은 3월 2일 탐사선에서 돌아온 데이터에 따르면 이 암석들이 한때 "물에 흠뻑 젖었다"는 것을 알 수 있었고, 3월 23일에는 이 암석들이 소금기 묻은 바다 속 물 속에 가라앉아 있었다는 결론을 내렸다고 발표했습니다.이것은 과거 어느 시기에 화성에 있는 액체 상태의 물에 대한 최초의 강력한 직접적인 증거였습니다.

2005년 7월 말 무렵, 선데이 타임즈는 탐사선들이 박테리아 Bacillus safensis를 화성으로 운반했을 수도 있다고 보도했습니다.NASA의 한 미생물학자에 의하면, 이 박테리아는 화성의 여행과 조건 모두에서 살아남을 수 있다고 합니다.두 착륙선 모두를 살균하려는 노력에도 불구하고, 두 착륙선 모두 완전히 [12]살균되었다고 확신할 수는 없었습니다.

단지 3개월 동안의 임무를 위해 설계된 두 탐사선 모두 계획된 것보다 훨씬 더 오래 지속되었습니다.스피릿은 탐사를 시작한 지 74개월 만인 2010년 3월 지구와 연락이 끊겼습니다.하지만 오퍼튜니티는 행성 탐사를 계속해 2018년 6월 행성과의 교신이 끊길 때까지 주행거리계 45km(28마일)를 돌파했습니다.[13][14]이 로버들은 다른 행성에서 발견된 최초의 운석인 히트 쉴드 락을 포함하여 많은 새로운 것들을 발견했습니다.

여기 로버가 본 화성 착륙 잔해들이 있습니다.이것은 열 차단과 그로 인한 충격 화구 주변을 보여줍니다.우주선이 탐사선을 착륙시키는 동안, 방열판은 하강하는 동안 분사되어 표면에 자체 궤도에 영향을 미쳤습니다.

피닉스

화성 궤도선에 탑재된 카메라가 화성 대기권을 통해 하강하는 동안 피닉스가 낙하산에 매달려 있는 모습을 찍습니다.

피닉스는 2007년 8월 4일 발사되어 2008년 5월 25일 화성의 북극 지역에 착륙했습니다.한 우주선이 다른 우주선이 [15]행성에 착륙하는 장면을 포착한 것은 이번이 처음이었기 때문에 착륙하는 동안 성공적으로 사진에 찍힌 것으로 유명합니다.

화성과학연구소

화성으로 내려오는 화성과학연구소( 큐리오시티 탐사선)

2011년 11월에 발사된 화성 과학 연구소(MSL)(및 큐리오시티 탐사선)는 2012년 8월 6일 05:17 [16][17]UTC에 화성 게일 분화구에 있는 피스 밸리아이올리스 몬스 사이아이올리스 팔루스에 있는 "브래드베리 착륙"이라고 불리는 위치에 착륙했습니다.착륙 장소는 아이올리스 몬스의 기지 근처에 있는 아이올리스 팔루스의 쿼드 51("Yellowknife")[18][19][20][21]있었습니다.착륙[22] 지점은 563,000,000 km([23]350,000,000 mi)의 이동 후 로버의 목표 지점 중심에서 2.4 km(1.5 mi) 미만이었습니다.2012년 [22]8월 22일, NASA는 착륙 장소를 레이 브래드버리의 이름을 따서 "브래드버리 랜딩"이라고 명명했습니다.

엑소 마르스 스키아파렐리

ESOC스키아파렐리 착륙선 모형

스키아파렐리 착륙선은 엑소 화성 프로젝트의 일환으로 화성 표면에 미래의 연착륙을 위한 기술을 시험하기 위한 것이었습니다.그것은 유럽 우주국로스코스모스에 의해 이탈리아에서 지어졌습니다.2016년 3월 14일, 엑소 마스 트레이스 가스 궤도선(TGO)과 함께 발사되어 10월 19일 착륙을 시도했습니다.텔레메트리는 착륙 예정 [24]시간 약 1분 전에 유실됐지만, 열차단 작전과 낙하산 전개, 로켓 작동 등 착륙 계획의 대부분 요소가 [25]성공적으로 진행된 것을 확인했습니다.이후 화성정찰위성은 스키아파렐리의 추락 [26]지점으로 보이는 사진을 포착했습니다.

인사이트

인사이트비슷한 피닉스 랜딩 아트

2018년 5월 5일 화성의 깊은 내부로부터의 지진학과 열 흐름을 연구하기 위해 설계된 NASA의 InSight 착륙선이 발사되었습니다.2018년 [27]11월 26일 화성 엘리시움 평원에 성공적으로 착륙했습니다.

2020년 화성과 톈원 1호

2020년 7월, NASA의 화성 2020호CNSA톈원 1호가 발사되었습니다.Mars 2020의 탐사선 Perseverance는 현재 "Octavia E"라고 불리는 장소에 성공적으로 착륙했습니다. 2021년 [28]2월 18일, 제제크레이터에 버틀러 랜딩(Butler Landing)이 배치되어 4월에 [29]후속 비행을 하였습니다.2021년 5월 14일, 톈원 1호의 착륙선과 주룽 탐사선은 유토피아 플라니티아에 착륙했고, 탐사선은 2021년 5월 22일, 원격 셀카 카메라는 2021년 [30]6월 1일에 떨어졌습니다.

미래임무

ESA 로잘린드 프랭클린(Rosalind Franklin)은 2020년대 후반에 발사될 예정이며 최대 2미터(6피트 7인치) 깊이에서 토양 샘플을 획득하고 생체 신호생체 분자를 광범위하게 검색할 예정입니다.또한 ESA와 NASA가 2024년 이후에 발사할 화성 샘플 리턴 미션에 대한 제안도 있습니다.이 임무는 유럽 오로라 [citation needed]프로그램의 일부가 될 것입니다.

인도우주연구기구(ISRO)는 2030년경 에리다니아 [31]분지 근처에서 세 번째 화성 탐사선을 착륙시키는 것을 포함시킬 것을 제안했습니다.

착륙장식별

화성 착륙선이 지표면에 접근할 때 안전한 착륙 지점을 파악하는 것이 [32]관심사입니다.

삽입된 프레임은 착륙선의 하강 영상 시스템이 위험을 식별하는 방법을 보여줍니다(NASA, 1990).
화성 착륙장 (2020년 12월 16일)
Map of Mars
화성 탐사선착륙선의 위치가 겹쳐진 화성의 전 지구 지형을 보여주는 대화형 이미지 지도입니다.기본 지도의 색상은 화성 표면의 상대적인 고도를 나타냅니다.
클릭 가능 이미지: 레이블을 클릭하면 새 기사가 열립니다.
범례: 액티브(흰줄무늬, ※) • 비액티브계획(대시줄무늬, ⁂)
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Bradbury Landing
Deep Space 2
Mars Polar Lander
Perseverance
Schiaparelli EDM
Spirit
Viking 1
Map of MarsAcheron FossaeAcidalia PlanitiaAlba MonsAmazonis PlanitiaAonia PlanitiaArabia TerraArcadia PlanitiaArgentea PlanumArgyre PlanitiaChryse PlanitiaClaritas FossaeCydonia MensaeDaedalia PlanumElysium MonsElysium PlanitiaGale craterHadriaca PateraHellas MontesHellas PlanitiaHesperia PlanumHolden craterIcaria PlanumIsidis PlanitiaJezero craterLomonosov craterLucus PlanumLycus SulciLyot craterLunae PlanumMalea PlanumMaraldi craterMareotis FossaeMareotis TempeMargaritifer TerraMie craterMilankovič craterNepenthes MensaeNereidum MontesNilosyrtis MensaeNoachis TerraOlympica FossaeOlympus MonsPlanum AustralePromethei TerraProtonilus MensaeSirenumSisyphi PlanumSolis PlanumSyria PlanumTantalus FossaeTempe TerraTerra CimmeriaTerra SabaeaTerra SirenumTharsis MontesTractus CatenaTyrrhen TerraUlysses PateraUranius PateraUtopia PlanitiaValles MarinerisVastitas BorealisXanthe Terra
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화성 기념지의 위치와 겹쳐진 화성의 전 지구 지형대화형 이미지 지도.이미지 에 마우스를 올려 놓으면 60개 이상의 주요 지형지물의 이름이 표시되고 클릭하면 해당 지형지물에 연결됩니다.기본 지도의 색상은 나사 화성 글로벌 측량기의 화성 궤도선 레이저 고도계 데이터를 기반으로 하여 상대적인 고도를 나타냅니다.흰색과 갈색은 가장 높은 고도(+12 ~ +8km)를 나타내고, 분홍색과 빨간색(+8 ~ +3km), 노란색은 0km, 녹색과 파란색은 더 낮은 고도(-8km)를 나타냅니다.은 위도 및 경도이며, 지역이 표시됩니다.
(참고 항목:화성 지도; Mars Robers 지도; Mars Memorials 목록)
(명칭 • 파편 • 분실)
Beagle 2
Curiosity
Deep Space 2
InSight
Mars 2
Mars 3
Mars 6
Mars Polar Lander
Opportunity
Pereverance
Phoenix
Schiaparelli EDM lander
Pathfinder
Spirit
Viking 1
Viking 2

참고 항목

메모들

  1. ^ 마지막 바이킹 착륙선은 두 궤도선의 수명이 다한 후 지구와 직접적인 통신으로 돌아갔습니다.

참고문헌

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외부 링크