나사-ESA 화성 샘플 리턴

NASA-ESA Mars Sample Return
나사-ESA MSR 패치
화성시료 반환 프로그램[1]
(미술작품; 2022년 7월 27일)
화성 샘플 리턴[2] (영상; 2022년 11월 17일)

NASA-ESA 화성 샘플 반환은 화성 암석과 토양 샘플을 원통형의 작은 티타늄 튜브 43개에 모아 2033년경 지구로 반환하는 MSR(Flagship-class Mars sample return) 임무입니다[3].[4]

2022년 9월에 승인된 NASA-ESA 계획은 샘플 채취 임무(Perserance), 샘플 회수 임무(샘플 회수 랜더 + 화성 상승 차량 + 샘플 이송 암 + 2대의 Ingenuity급 헬리콥터), 그리고 귀환 임무(Earth Return Orbiter)의 3가지 임무를 통해 샘플을 반송하는 것입니다.[5][6][7]이 임무는 화성이 한때 생명체를 품고 있었는지에 대한 의문을 해결하기를 희망합니다.

NASA와 ESA의 제안은 여전히 설계 단계에 있으며 2023년 8월 현재 상당한 비용 초과에 직면해 있지만,[8][9] 현재 화성의 퍼서비어런스 탐사선이 샘플을 수집하는 첫 번째 다리를 실행하고 있으며 샘플 회수 착륙선(두 번째 다리)의 구성 요소는 지구에서 테스트 단계에 있습니다.[10][11][12]

역사

참고 항목:화성 샘플 반송 임무 § 역사

2001년부터 2004년까지

2001년 여름, 제트 추진 연구소(JPL)는 업계 주도 팀(보잉, 록히드 마틴, TRW)으로부터 임무 개념과 제안을 요청했습니다.[13]과학적 요구 사항에는 최소 500그램(18온스)의 샘플, 착륙 지점에서 최소 1킬로미터(0.62마일)의 샘플을 얻기 위한 로버 이동성, 2미터(6피트 7인치) 깊이에서 하나의 샘플을 얻기 위한 드릴링 등이 포함되었습니다.그 해 겨울, JPL은 특정 대학 항공 우주 공학부(MIT 및 미시간 대학교)에 비슷한 요청을 했습니다.

또한 2001년에, MSR을 위한 MAV의 독특성과 핵심적인 역할 때문에 화성 상승 차량(MAV)에 대해 별도의 산업 연구가 수행되었습니다.[14] 이 참고 문헌의 그림 11은 지구 상공의 높은 고도에서 MAV 비행 시험의 필요성을 요약했습니다.록히드마틴사의 분석에 따르면 발사체 부품만 따로 시험할 경우 임무 실패 위험이 "극도로 높다"고 합니다.

2003년 JPL은 2001년의 임무 개념이 너무 비용이 많이 든다고 보고했고, 이것은 새로운 MSR 과학 운영 그룹과 화성 탐사 프로그램 분석 그룹(MEPAG)의 두 과학자 그룹에 의해 받아들여진 더 저렴한 계획의 연구로 이어졌습니다.[15]탐사선과 깊은 드릴링 대신에, 착륙선에 있는 특종은 20센티미터(7.9인치) 깊이를 파서 여러 개의 샘플을 하나의 용기에 함께 넣습니다.MAV는 5년간의 기술 개발 끝에 2009년 PDR(Preminary Design Review) 임무를 수행하기 전에 지구 상공에서 두 차례 비행 테스트를 거쳤습니다.

단순화된 임무계획을 바탕으로 2013년 지구에서 발사되고 2016년 귀환을 위해 화성에서 2주간 발사된다고 가정하고, 화성 미생물이 지구를 오염시키지 않도록 높은 신뢰성으로 보장하고, 화성 시료가 지구에서 유래한 생물학적 물질에 오염되지 않도록 하기 위한 기술개발을 시작했습니다.[16]샘플 컨테이너는 화성에서 출발하기 전에 "지구 청정 MAV 차고" 안에 있는 MAV에 설치되어 외부에서 깨끗해질 것입니다.

2004년 JPL은 2003년 계획에 대한 업데이트를 발표했습니다.[17]MSR은 새로운 대형 스카이 크레인 착륙 시스템을 화성 과학 연구소 탐사선(후에 큐리오시티로 명명됨)에 사용할 예정입니다.MSR 기술 위원회가 구성되었으며, 2004년 초에 출시된 Spirit and Opportunity 로버의 성공에 비추어 볼 때, 로버의 사용이 MSR 계획으로 돌아올 수 있다는 점에 주목했습니다.285 킬로그램 (628 lb) 상승 로켓은 5 킬로그램 (11 lb) 탑재체인 궤도 선회 샘플 (OS) 안에 0.5 킬로그램 (1.1 lb)의 샘플을 운반할 것입니다.MAV는 화성 궤도로 올라가는 도중에 실패할 경우 사건을 재구성하기 위해 충분한 원격 측정을 전송할 것입니다.

2005년~2008년

2005년 기준으로 탐사선이 MSR 계획으로 돌아왔고, 화성 탐사 로버 발견 결과에 따라 암석 코어 드릴이 적용되었습니다.[18]집중적인 기술 개발은 2009년 미션 PDR을 위해 2005년 말 이전에 시작될 것이며, 2013년에 지구에서 발사될 것입니다.개발 중인 관련 기술에는 화성 도착(항행 및 하강 추진)을 위한 잠재적인 발전과 MAV를 위해 충분히 작은 규모로 펌프 공급 액체 발사체 기술을 구현하는 것이 포함되었습니다.[19]

2005년 말, 동료들이 검토한 분석에 따르면 화성 궤도의 상승 궤도는 액체와 고체 추진력에 따라 다를 것이라고 합니다. 이는 주로 작은 고체 로켓 모터가 더 빨리 연소되기 때문이며, 과도한 대기 항력을 피하기 위해 더 가파른 상승 경로가 필요하기 때문입니다.더 느린 연소 액체 추진은 궤도로 가는 더 효율적인 경로를 이용할 수 있습니다.[20]

2006년 초, 마샬 스페이스 플라이트 센터는 과학 탐사 로봇이 화성에서 샘플을 캐싱하고, 그 후 미니 로버가 MAV와 함께 샘플 반송 착륙선에 보내질 가능성에 주목했습니다. 그 경우 미니 로버나 과학 탐사 로봇 중 하나가 샘플을 MAV에 싣기 위해 착륙선에 전달할 것입니다.[21]250 킬로그램(550 lb) 고체 추진제 MAV는 5 킬로그램(11 lb) 탑재체로 발사관에서 분출되는 가스로, 샘플이 들어있는 직경 16 센티미터(6.3 인치) 구형 패키지입니다.두번째 단계는 원격 측정을 보내고 조향 추진기는 첨가제가 첨가된 하이드라진 연료를 사용할 것입니다.저자들은 MAV가 지구 상공의 높은 고도에서 여러 번의 비행 시험이 필요할 것으로 예상했습니다.

2007년 동료 검토 간행물에는 화성 궤도 랑데부에 대한 자율 샘플 포착 테스트가 기술되어 있습니다.[22]자유 부유 테스트는 포물선 "제로-g" 비행 경로를 사용하여 나사 항공기에서 수행되었습니다.

2007년 당시 NASA의 과학 부국장이었던 Alan Stern은 MSR을 더 빨리 완료하는 것을 강력히 찬성했고, 그는 JPL에 샘플 캐싱을 화성 과학 연구소(후에 큐리오시티라고 명명됨) 임무에 포함시킬 것을 요청했습니다.[23]에임스 연구 센터의 한 팀은 MSL에 추가 적재물로 설치될 하키 퍽 크기의 샘플 캐싱 장치를 설계하고 있었습니다.[24]

2008년의 리뷰 분석은 MAV가 알려진 기술을 사용하여 행해졌다는 점에서 MAV가 기술적으로 어려울 뿐만 아니라 행성계의 문화적 도전이 될 것이며, 과학 임무는 일반적으로 경로 수정과 궤도 삽입을 위해 입증된 추진력에 의존한다는 점에 주목했습니다.지구 위성이 일상적으로 하는 것과 유사한 기동 훈련.[25]

2009년~2011년

2009년 초 NASA 글렌 연구 센터(GRC)의 우주 내 추진 기술 프로젝트 사무실은 6개의 MAV 옵션 순위를 제시했고, 지속적인 원격 측정이 가능한 285 킬로그램(628 파운드)의 2단 고체 로켓이 화성 궤도에 5 킬로그램(11 파운드)의 샘플 패키지를 전달하는 데 가장 적합할 것이라는 결론을 내렸습니다.[26]1단 펌프로 공급되는 2중 추진제 MAV는[27] 무게가 덜한 것으로 평가되어 2위에 올랐습니다.

이후 2009년에 JPL의 화성 탐사 이사회의 수석 기술자는 달 및 행성 연구소의 MSR 기술에 대한 2008년 워크숍을 언급하며 특히 어려운 기술 과제에는 MAV, 샘플 획득 및 처리, 뒷 행성 보호 등이 포함된다고 썼습니다. "MAV는 p.특히, MAV를 인도할 착륙선의 예비 설계 검토(PDR) 전에 비행 테스트를 유도하는 "조기 시동의 필요성"을 지적하며 개발 위험이 가장 높은 시스템으로 눈에 띕니다.[28]

2009년 10월 NASA와 ESA는 "2020년대에 화성에서 샘플을 반환하는 것"을 궁극적인 목표로 하는 ExoMars 프로그램을 진행하기 위해 화성 탐사 공동 이니셔티브를 설립했습니다.[29][30]ExoMars의 첫 번째 미션은 2020-2022년 기간에 샘플을 반환하는 불특정 미션과 함께[31][32] 2018년에 시작될 계획이었습니다.[33]2010년 초 NASA 자문 위원회 과학 위원회 (NAC-SC)[34]에 보고된 바와 같이, MEPAG는 MSR이 "8-100B 달러의 비용이 들 것이며, NASA와 ESA가 이 금액을 스스로 조달할 수 없다는 것은 명백합니다."[35]캐싱 탐사선 MAX-C는 2011년에 취소되었고, 이후 NASA는 예산 제한으로 인해 ExoMars에서 철수하여 임무를 종료했습니다.[36]과학계에 있어서 이번 철수는 "외상적인" 것으로 묘사되었습니다.[36]

2010년부터 2011년까지 글렌 리서치 센터의 NASA 우주 내 추진 기술(ISPT) 프로그램은 MAV 설계 연구에 대한 제안과 자금을 지원받았으며, 계약 옵션을 통해 기술 개발을 시작하고 지구 귀환 우주선에 대한 추진 요구도 고려했습니다.[37]우주선을 화성 궤도에 넣고 지구로 돌아오는 것은 높은 총 속도 변화가 필요한 것으로 지적되었으며, 태양 전기 추진은 이전에 화성에서 공기 제동과 함께 화학적 추진을 사용하는 것과 비교하여 질량 마진을 개선함으로써 임무 수행 위험을 줄일 수 있다는 결론에 도달했습니다.[38]ISPT 팀은 또한 지구 상공에서의 MAV 비행 시험을 위한 시나리오를 연구하고 MSR 임무 PDR 이전에 새로운 발사 차량의 초기 성공 확률이 역사적으로 낮았던 점을 고려하여 두 번의 비행 시험을 추천했습니다.[39]

NASA-ESA의 잠재적인 임무 일정은 2018년, 2022년, 2024년에 각각 2027년 지구 도착을 위한 샘플 캐싱 로버, 샘플 반송 궤도선, 샘플 회수 착륙선을 보내는 것으로 예상되었으며, MAV 설계 연구에 의해 확인된 2년간의 기술 개발 후 2014년에 MAV 개발이 시작되었습니다.[40]ISPT 프로그램은 화성 도착, 화성 상승, 지구 귀환 개선을 위한 1년간의 추진 기술 진보를 요약하고, 샘플 회수 착륙기의 2024년 발사일을 맞추기 위해서는 2018년에 MAV 엔지니어링 모델의 첫 비행 시험이 이루어져야 한다고 밝혔습니다.[41]

2011년 MAV 산업 연구는 ATK, Northrop-Grumman 및 Firestar Technologies와 협력하여 5kg(11-lb), 16cm(6.3인치) 직경의 샘플 구를 화성 궤도에 전달하기 위해 Lockheed-Martin이 수행했습니다.[42]Lockheed-Martin-ATK 팀은 상부에 고체 또는 액체 추진제가 있는 고체 추진제 1단계에 초점을 맞추고 250~300 kg (550~660 lb) 범위의 MAV 질량을 추정하고 질량 감소를 위한 개발 기술을 확인했습니다.[43]Northrop-Grumman(이전 TRW)도 마찬가지로 두 단계에서 압력을 공급한 액체 2중 추진제를 사용하여 300 kg 이하의 질량을 추정했으며 추가적인 진전을 위한 계획을 가지고 있었습니다.[44][45]Firestar Technologies는 액체 연료와 산화제가 하나의 주 추진제 탱크에 혼합된 단일 단계 MAV 설계를 설명했습니다.[46]

2011년 초, 2013-2022년의 미션 계획 우선 순위를 제시한 미국 국립 연구 위원회의 행성 과학 10년 조사는 MSR 캠페인을 가장 우선적인 플래그십 미션으로 선언했습니다.[47][48]특히, 그것은 제안된 화성 천체생물학 탐사기-캐처(MAX-C) 임무를 "망원경"( 덜 야심적인) 형태로 승인했습니다.이 계획은 2011년 4월에 공식적으로 취소되었습니다.2011년 예산상의 이유로 취소된 계획은 NASA와 ESA가 2018년에 함께 보낼 로버를 만드는 것이었습니다.[49]

2012년부터 2013년까지

2012년에는 2013 회계연도 NASA의 화성 프로그램 예산이 38퍼센트 삭감됨에 따라 MSR에 대한 전망이 더욱 둔화되었으며, 이에 따라 과학자들 사이에서는 화성 탐사가 일련의 소형 탐사선 임무를 성공적으로 수행할 수 있는지에 대한 논란이 벌어졌습니다.[50]예산 삭감에 대한 대응의 하나로 화성 프로그램 계획 그룹(MPPG)이 소집되었습니다.[51]

2012년 중반, 큐리오시티가 화성에 도착하기 8주 전, 달 및 행성 연구소는 MSR을 우선시한 최신 행성 10년 연구 조사에[47] 대응하여 NASA가 화성 탐사 프로그램을 재구성하는 것을 돕기 위한 의견으로 다양한 전문가와 학생들로부터 전문 지식과 아이디어를 수집하기 위해 NASA 후원의 3일 워크숍을[52] 개최했습니다.요약 보고서에 따르면 이번 워크숍은 최근의 대규모 예산 삭감에 대응하여 개최되었으며, 390건의 제출이 접수되었으며, 185명이 참석했으며, "MSR을 향한 신뢰할 수 있는 조치"를 재정 절감으로 달성할 수 있다는 데 동의했습니다.[53]당시 MAX-C 탐사선(최종적으로는 Mars 2020, Perceance로 구현)은 재정적 범위를 넘어선 것으로 간주되었기 때문에 보고서는 MSR로의 진행에는 자율 랑데부를 테스트하는 궤도선 임무나 기술 시연으로 MAV를 전달하는 동안 정확한 착륙을 시연하는 피닉스급 착륙선이 포함될 수 있다고 언급했습니다.워크숍은 크게 기술 및 지원 역량, 과학 및 미션 개념, 인간 탐구 및 선행 연구에 대한 세 가지 그룹 토의로 구성되었습니다.

기술 패널은 "창의적인 질량 감소 능력에 중점을 둔" 개선된 시추 및 "작은 것이 아름답다" 탐사 로봇에 대한 투자를 제안하는 광범위한 논의를 문서화했습니다.[54]패널은 MAV가 "기능적인 기술은 새로운 것이 아니다"라고 언급했지만 화성 환경은 문제가 될 것이며 MAV 기술을 "비용 범위에 상관없이 대부분의 샘플 반환 시나리오에 대한 위험"이라고 언급했습니다.MAV 기술은 워크숍에 제출된 수많은 서면 제출물에서[55][56][57][58][59] 다루었는데, 그 중 하나는 화성 상승을 "검증된 기술을 넘어서는 것"(소형 로켓의 경우 속도와 가속이 결합됨)과 "사회 시스템에 대한 큰 도전"으로 설명했으며, 샘플 레트가 있으면 새로운 기술에 대한 내성이 없는 "Catch-22" 딜레마를 언급했습니다.유골함은 가까운 장래에 있으며, 샘플 반환이 먼 장래에 있다면 MAV 자금 지원은 없습니다."[57]

2012년 9월, NASA는 MPPG에 의해 기술된 MSR 전략을 더 연구할 계획이라고 발표했습니다.[60][61][62][63] 다중 발사 시나리오, 단일 발사 시나리오, 다중 이동 시나리오를 포함하여 다중 발사 시나리오, 다중 이동 시나리오를 포함하여."페치 로버"는 샘플 캐시를 회수하여 화성 탐사 차량(MAV)에 전달합니다.2018년 7월, NASA는 에어버스와 "페치 로버" 개념을 생산하기로 계약했습니다.[64]2012년 말 기준으로 샘플을 수집하는 MAX-C 로버 개념은 NASA의 큐리오시티 화성 탐사선을[65] 위해 개발된 여분의 부품과 임무 계획을 사용하여 2020년(2020년 화성)에 발사할 수 있는 자금 범위 내에서 실행될 수 있다고 결정되었습니다.

2013년 NASA Ames Research Center는 SpaceX Falcon Heavy가 2톤의 유용한 페이로드를 화성 표면에 전달할 수 있다고 제안했습니다. 여기에는 터보펌프가 공급하는 액체 2중 추진제를 사용하여 1톤의 단일 단계 MAV가 화성에서 발사하는 지구 귀환 우주선이 포함됩니다.[66][67][68]JPL은 Curiosity 로버를 바퀴에 직접 착륙시킨 것(2012년 8월)을 계기로 로버 뒷면에 MAV를 장착하는 것을 새롭게 검토하게 되었습니다.[69](Lockheed의 2011년형 2단 고체처럼) 완전히 유도된 300kg[42][43] MAV는 왕복 페치 로버가 필요하지 않습니다.150kg의 소형 MAV를 사용하면 MSL 헤리티지를 사용하여 임무 비용과 개발 시간을 단축하는 동시에 한 대의 로버에 샘플 수집을 포함시킬 수 있어 대부분의 개발 위험이 MAV에 있습니다.150kg MAV는 스테이지 분리 전에 회전시켜 경량화할 수 있었지만 스핀 안정화되지 않은 상부 스테이지에서 원격 측정 데이터가 부족한 것이 단점으로 지적되었습니다.

JPL은 이후 선정된 과거 노력을 요약하여 2012년의 150kg 고체 추진제 미니 MAV 개념에 대한 더 자세한 내용을 제시했습니다.[70]1999년 화성 극지 착륙선의 손실 동안 원격 측정 데이터의 부재는 "중요한 이벤트 통신"에 중점을 두었고, 이후 MSR에 적용되었습니다.그 후, 2012년 MSL 착륙 후, MAV 질량을 줄이기 위한 목표로 요구사항이 재검토되었습니다.단일 내결함성과 화성 궤도에 대한 연속 원격 측정 데이터를 조사했습니다.500g(1.1lb)의 샘플의 경우 5kg(11lb)이 아닌 3.6kg(7.9lb)의 페이로드가 가능한 것으로 간주되었습니다.2012년형 미니 MAV 컨셉은 원격 측정 없이 스핀 안정화된 상위 스테이지와 더불어 단일 줄 항전 장치를 사용했습니다.

2014년부터 2017년까지

2014-2015년 JPL은 6.5 kg에서 25 kg에 이르는 탑재체에 대해 고체, 하이브리드 및 액체 추진제를 포함한 화성 상승을 위한 많은 옵션을 분석했습니다.[71]고체 추진제를 사용하는 4개의 MAV 개념은 2단으로 구성되어 있었고, 하이브리드 추진제와 액체 추진제는 1~2단으로 구성되어 있었습니다.10개 속성("공적도")에 대해 7개의 옵션을 점수화했습니다.단일 단계 하이브리드는 비용 절감을 위한 가장 높은 점수와 복잡성 감소를 위한 별도의 점수를 포함하여 전체 점수에서 가장 높은 점수를 받았고, 기술 준비도 점수에서 가장 낮은 점수를 받았습니다.전체적으로 두 번째는 전기 펌프를 사용하는 단일 단계 액체 2중 추진제 MAV였습니다.3위는 압력이 작용하는 2중 추진제 설계로 기술 준비도가 가장 높은 점수를 받았습니다.고체 추진제 옵션은 유연성에 대한 점수를 거의 받지 못했기 때문에 점수가 더 낮았습니다.JPL과 NASA 랭글리 연구센터는 고체 로켓 모터의 높은 추진력과 짧은 연소 시간은 낮은 고도에서 조기 소진을 초래하고 높은 마하 수치로 해안까지 상당한 대기가 남아 있어 안정성과 통제 우려를 불러일으킬 것이라고 경고했습니다.[70][72]2016년 1월 화성사업국장의 동의를 받아 하이브리드 추진제 MAV(고체연료를 사용한 액체산화제) 개발에 한정된 기술개발비를 집중하기로 결정하였습니다.[73]

2015년부터 행성 보호를 위한 새로운 노력이 화성 표면에서 샘플 리턴 궤도선으로 행성 보호 기능을 이동시켜 비행 중에 "사슬을 끊는" 상태로 전환했습니다.[74]2016년 기준 브레이징(brazing), 배깅(bagging), 플라즈마 살균(plasma serilization)에 대한 개념을 연구하고 실험했습니다.

2018년부터 2022년까지

2018년 4월 NASA와 ESA는 화성 샘플 반환 임무에 대한 근거를 제공할 수 있는 의향서에 서명했습니다.[75][76]이 합의는[77] 독일 베를린에서 열린 제2차 국제 화성 표본 반환 회의에서 날짜가 정해졌습니다.[78]컨퍼런스 프로그램은 샘플 과학(예상 결과, 부지 선정, 수집, 큐레이션, 분석) 및 미션 수행(화성 도착, 로버, 암석 드릴, 샘플 이송 로봇, 화성 상승, 자율 궤도 랑데부, 행성 간 추진, 지구 도착,행성 보호).[79]많은 발표 중 하나에서, 한 국제 과학 팀은 고대 생명체를 찾기 위해 퇴적암 샘플을 수집하는 것이 필요할 것이라고 언급했습니다.[80]NASA-ESA 공동 발표에서는 MAX-C 개념에서 파생된 Mars 2020 Rover의 샘플 수집, 샘플 검색 랜더 및 지구 귀환 궤도선을 포함한 기본 미션 아키텍처에 대해 설명했습니다.[81]다른 제안은 SpaceX Falcon Heavy를 사용하여 화성에 더 많은 질량을 전달하고 더 많은 샘플을 반환하면서 임무 비용을 줄이는 것이었습니다.[82]베를린 회의에 제출한 또 다른 자료는 주어진 샘플 페이로드에 대해 상당히 작은 MAV를 가능하게 하도록 MAV 기술을 발전시킴으로써 임무 비용을 줄일 수 있다고 언급했습니다.[83]

2019년 7월 미션 아키텍처가 제안되었습니다.[84][85]2019년에 JPL 저자들은 샘플 페치 로버, 하이브리드 추진제, 고체 왁스 연료를 사용하는 액체 산화제, 혼합 추진제를 사용하는 400 킬로그램(880 lb) 단일 단계 대 궤도(SSTO) MAV에 20개 또는 30개의 샘플 튜브를 12 킬로그램(26 lb) 페이로드에 장착하는 옵션을 포함한 샘플 검색을 요약했습니다.2016년부터 추진기술 개발에 우선순위를 두고 있던 것.[86]한편, 마샬 스페이스 플라이트 센터(MSFC)는 MAV에 대해 고체 추진체와 하이브리드 추진체를 비교하여 발표했습니다.[87] 이후 2019년에 MSFC와 JPL은 2단 고체 추진체 MAV를 설계하는 데 협력했고, 유도되지 않은 회전 상부 단계는 질량을 줄일 수 있다고 언급했습니다.하지만 이 접근법은 궤도 변화의 가능성 때문에 그 당시에 버려졌습니다.[88]

2020년 초 JPL은 30개의 튜브를 포함하는 궤도 샘플 패키지(농구공[89] 크기)의 전체 임무 계획을 업데이트하여 400~500kg 범위의 고체 및 하이브리드 MAV 옵션을 보여주었습니다.[90]세부 사항을 추가하여, MSFC는 화성 발사 시 목표 질량 400kg(880lb)에 대해 14~16kg(31~35lb)의 페이로드 패키지로 20개 또는 30개의 샘플 튜브를 제공하는 솔리드 및 하이브리드 MAV 설계에 대한 설계를 제시했습니다.[91][92]2020년 4월, 미션의 업데이트된 버전이 발표되었습니다.[93]2단계 고체 로켓 MAV를 채택하기로 한 결정은 2020년 봄 설계 분석 사이클 0.0에 이어 두 단계 모두에 대한 지침이 있는 525kg(1,157lb) 설계로 MAV를 개선하여 질량을 절약하기 위해 유도되지 않은 스핀 안정화된 2단계를 재고하게 되었습니다.[94]

2020년 10월, MSR 독립 검토 위원회(IRB)는 MSR 프로그램이 진행될 것을 전반적으로 권고하는 보고서를[95] 발표했고, 11월에 NASA는 자세한 IRB 권고에 응답했습니다.[96]IRB는 MSR이 다른 행성에서의 첫 발사, 자율 궤도 랑데부, "브레이크 더 체인"에 봉인된 로봇 샘플 처리 등 8개의 첫 번째 도전 과제를 가질 것이라고 언급했습니다.[97]IRB는 MAV가 이전의 어떤 발사체와 다를 것이며, 경험상 발사체가 작을수록 설계된 것보다 더 무거운 결과를 초래할 가능성이 높다고 경고했습니다.[98]IRB는 MAV의 유도되지 않은 상위 단계를 언급하면서 "2단계 비행 중에 결함의 유용한 재구성을 허용하기 위해" 중요한 사건에 대한 원격 측정의 중요성을 언급했습니다.[99]IRB는 가능성이 가장 높은 임무 비용은 $3.8-$4.4B가 될 것이라고 밝혔습니다.[100]2021년 4월 NAC-SC에[34] 보고된 바와 같이 행성과학자문위원회([101]PAC)는 MSR의 "높은 비용"에 대해 "매우 우려"했으며, 반환된 샘플 실험실에 대한 계획에 우주생물학적 고려 사항이 포함되도록 하기를 원했습니다.[102]

2022년 초, MSFC는 125 킬로그램(276 lb)의 질량 감소를 위한 유도식 무유도 MAV 설계를 제시했고, 1단계 연소 동안 공기역학적 복잡성과 해안에서 고도까지, 히드라진 조향 추진기를 질량 중심에서 더 멀리 위치시키기 위한 욕구,팁 오프 회전이 없는 스테이지 분리.[103]스테이지 분리 및 후속 스핀업이 비행 시험이 될 수 있지만, 저자들은 비행과 같은 전체 MAV를 비행 시험하는 것이 이상적이지만 큰 비용이 발생할 것이라고 언급했습니다.

2022년 4월, 미국 국립 아카데미는 2020년을 시작으로 많은 위원회 회의를 거친 후, 500개 이상의 독립적으로 제출된 백서를 고려하여 앞으로 10년 동안의 계획과 우선 순위를 검토한 2023-2032년 행성 과학 10년 조사 보고서를 발표했습니다.샘플 반환을 위한 과학과 기술에 대한 의견을 포함하여 화성에 관한 100개 이상의 의견.[104]공개된 문서는 ESA의 필수적인 참여와 함께 "집중적이고 신속한" 샘플 반환 캠페인에 대한 NASA의 2017년 계획에 주목하고 "이번 10년 동안 NASA의 로봇 탐사 노력의 가장 높은 과학적 우선 순위는 가능한 한 빨리 화성 샘플 반환을 완료하는 것이 되어야 합니다."[105]라고 권고했습니다.데카달 백서는 과학을 위한 MSR의 중요성을 강조하고,[106] MSR을 구현하는 것에 대한 설명을 포함하고,[107] 소형 로켓을 위해 최첨단 기술을 넘어서는 비행 성능이 필요함에도 불구하고 MAV가 과소 평가되었고,[108] 지속적인 개발 노력이 필요하다고 언급했습니다.[109]그리고 더 작은 MAV를 위한 기술 개발은 MSR 임무 비용을 줄일 수 있는 가능성이 있습니다.[110]데카달 서베이 위원회 회의에서는 MSR IRB의 프레젠테이션을 비롯하여 수많은 초청 연사가 참석했습니다.[111]

시료채취

퍼서비어런스 로버

화성 2020 탐사선 퍼서비어런스는 나중에 지구로 돌아올 샘플을 보관하고 있습니다.

화성 2020 퍼서비어런스 탐사선

현재까지 수집된 Perseverance의 샘플 매핑(Three Forks Sample Depot에 남겨질 10개의 중복 샘플은 녹색 프레임으로 되어 있습니다.
서던캘리포니아 JPL의 Perseverance 견본관 모사본

2021년 2월 화성 2020 탐사선 퍼서비어런스는 제로 분화구에 착륙했습니다.그것은 여러 개의 샘플을 모아 나중에 반송하기 위해 실린더에 포장했습니다.제로는 지상 샘플링에 적합한 고대 호수 바닥인 것으로 보입니다.[112][113][114]

2021년 8월 초, 퍼서비어런스는 화성 암석의 손가락 크기 코어를 파내어 지상 샘플을 채취하는 첫 번째 시도를 했습니다.[115]이 시도는 성공하지 못했습니다.계측기 판독 결과와 같이 드릴 홀이 생성되었으며 드릴 홀의 사진을 통해 기록되었습니다.그러나 표본 용기가 비어 있는 것으로 나타나 표본으로 추출된 암석이 단단한 코어를 생성할 만큼 견고하지 않음을 나타냅니다.[116]

퍼시스턴스 로버의 샘플링 비트
  • 왼쪽에 창문이 두 개 있는 뾰족한 것은 레골리스 드릴입니다.
  • 왼쪽에 있는 두 개의 짧은 것은 마모 도구입니다.
  • 나머지는 Rock drills입니다.

2021년 8월 말과 9월 초에 충분히 견고한 표본을 산출할 수 있는 더 좋은 기회가 있다고 판단되는 두 번째 표적 암석이 표본으로 추출되었습니다.암석을 연마하고, 가압된 질소의 퍼프에 의해 먼지를 제거하고, 그 결과 생성된 암석 표면을 검사한 후, 9월 1일 구멍을 뚫었습니다.바위 샘플이 튜브 안에 있는 것처럼 보였지만, 그것은 즉시 용기에 담기지 않았습니다.튜브를 광학적으로 검사하는 새로운 절차가 수행되었습니다.[117]9월 6일, 공정이 완료되어 첫 번째 샘플이 컨테이너에 담겼습니다.[118]

NASA-ESA 화성 샘플 리턴을 지원하기 위해 암석, 암석(화성 토양), 대기 샘플이 퍼서비어런스에 의해 캐싱되고 있습니다.현재 43개의 시료관 중 22개의 시료관이 캐싱되었으며, 그 중에는 암석 시료관 16개,[119] 레골리스 시료관 2개, 대기 시료관 1개,[120] 증인관 3개가 캐싱되어 있습니다.[121]발사 전 43개의 튜브 중 5개는 "목격자 튜브"로 지정되었고 화성 주변 환경의 미립자를 포획할 수 있는 물질로 채워졌습니다.43개의 튜브 중 3개의 증인 샘플 튜브는 지구로 반환되지 않고 샘플 캐니스터에 30개의 튜브 슬롯만 있기 때문에 로버에 남아 있게 됩니다.이와 함께 43개의 튜브 중 10개는 백업용 Three Forks 샘플 디포에 남아있습니다.[122]

2022년 12월 21일부터 Perseverance는 수집한 샘플 중 10개를 백업 저장소인 Three Forks에 보관하는 캠페인을 시작했습니다.이 작업은 2023년 1월 28일에 완료되었습니다.

캐시된 샘플 목록

검체 튜브 상태
3포크스 샘플 디포에서 왼쪽
로버에 보관된 채로 남습니다.
샘플 세부 정보
샘플링 시도 날짜. 튜브 번호 봉인번호. 페룰 접두사[note 1] 페룰 No. 내용물 캐싱[note 2] 중 샘플 이름 및 이미지 샘플 디포 입금 날짜, 스폿 및 이미지 락네임 코어 길이[note 3] 화성 대기 헤드스페이스 가스[note 4] 추정량 위치 메모들
1 2021년6월22일
(솔 121)		 SN061 SN147 10464848-7 SN090[123] 목격자 튜브(비어 있음)
WB-1		 해당 없음 해당 없음 2.2 x 10−6 mol 북세이타 부대[124] 이것은 이후의 표본 추출 시도에 대비하여 드라이 런(dry-run)으로 간주되었으며 암석 표본을 추출하는 것을 목표로 하지는 하지 않았습니다.마지막 발사 전 활동 중에 이 증인 튜브가 활성화되고(내부 씰이 천공되어 축적이 시작됨) Bit Carouel에 배치되었습니다.따라서 이 튜브는 크루즈 및 EDL을 통해 발사되기 몇 달 전부터 화성 표면에 밀봉될 때까지 전체 노출 기간 동안 오염 물질이 축적됩니다.노출 시간이 길기 때문에 WB1의 내부 표면은 유기 오염물로 포화되어 있을 가능성이 높습니다. 즉, 로버(또는 착륙 전 우주선 전체) 내의 주변 환경과 흡착 평형 상태에 있을 것입니다.따라서 WB1은 샘플 튜브보다 오염 물질의 농도가 높고 잠재적으로 다른 오염 물질이 있을 것으로 예상됩니다.
2 2021년8월6일
(솔165)		 SN233 SN025 10464848-7 SN062 대기 가스
루비온(암반 샘플 캐싱 시도 실패)
2023년 1월 4일 (Sol 667) Three Forks 샘플 스팟 "4"		 루비온
18°25'40 ″N 77°27'06 ″E/18.42767°N 77.45167°E/ 18.42767; 77.45167 		해당 없음 4.9x10−6 mol Polygon Valley, 크레이터 바닥파쇄 러프 유닛[125] Basaltic 용암류 또는 사암 또는 Microgabbro로 구성된 암석을 표본으로 추출하려고 시도했지만 성공하지 못했습니다. Bit carousel에 도달하지 못하고 캐싱 시스템이 빈 튜브를 보관하고 밀봉했기 때문입니다.하지만 이 과정에서 대기 시료를 채취했습니다.
3 2021년9월6일
(솔 195)		 SN266 SN170 10464848-6 SN099[126] 현무암(또는 현무암 사암) 암석 표본
몽데니에
2023년 1월 10일 (Sol 673) Three Forks 샘플 스팟 "6"		 로셰트
18°25'51 ″N 77°26'40 ″E/18.43074°N 77.44433°E/ 18.43074; 77.44433 		5.98cm(2.35인치) 1.2x10몰−6 아터비 능선, 시타델, 사우스 세타 주 성공적인 샘플.[127][128][129]
4 2021년9월8일
(솔 197)		 SN267 SN170 10464848-6 SN074[130] 현무암(또는 현무암 사암) 암석 표본
몬타냐크		 로셰트
18°25'51 ″N 77°26'40 ″E/18.43074°N 77.44433°E/ 18.43074; 77.44433 		6.14cm(2.42인치) 1.3x10몰−6 아터비 능선, 시타델, 사우스 세타 주 이전 샘플과 동일한 암석에서 샘플을 채취했습니다.
5 2021년11월15일
(솔 263)		 SN246 SN194 10464848-5 SN107[131] 올리빈 누적 암석 표본
살레트		 브랙
18°26'02 ″N 77°26'35 ″E/18.43398°N 77.44305°E/ 18.43398; 77.44305 		6.28cm(2.47인치) 1.1 x 10−6 몰 브랙 아웃크롭 남세타 주
6 2021년11월24일
(솔 272)		 SN284 SN219 10464848-6 SN189[131] 올리빈 누적 암석 표본
쿠테츠
2023년 1월 6일 (Sol 669) Three Forks 샘플 스팟 "5"		 브랙
18°26'02 ″N 77°26'35 ″E/18.43398°N 77.44305°E/ 18.43398; 77.44305 		3.30cm(1.30인치) 2.5 x 10−6 몰 브랙 아웃크롭 남세타 주
7 2021년12월22일
(솔 299)		 SN206 SN184 10464848-7 SN064 올리빈 누적 암석 표본
로빈		 아이솔
18°25'58 ″N 77°26'29 ″E/18.43264°N 77.44134°E/ 18.43264; 77.44134 		6.08cm(2.39인치) 1.0 x 10−6 몰 남세타 주 이솔
8 2021년12월29일
(솔307)		 SN261 SN053 10464848-6 SN062 올리빈 누적 암석 표본
Pauls (Core Bit Dropoff로 인해 이 사이트에서 샘플을 폐기)
2022년 12월 21일(솔 653) 쓰리포크스 샘플 스팟 "1"		 아이솔
18°25'58 ″N 77°26'29 ″E/18.43264°N 77.44134°E/ 18.43264; 77.44134 		해당 없음 해당 없음 남세타 주 이솔 첫 번째 샘플에서 나온 자갈 크기의 파편이 코어링 비트를 전송하는 동안 비트 회전판에 떨어져 샘플의 성공적인 캐싱이 차단되었습니다.[132]이 샘플을 버리고 두 번째 샘플링 시도를 다시 하기로 결정했습니다.이후의 테스트 및 조치로 튜브에 남아 있는 샘플과 캐싱 시스템의[133][134] 이물질이 제거되었습니다. 튜브는 두 번째 샘플 시도에 재사용되었으며 성공적이었습니다.

샘플 창고(이 경우 창고는 Three Forks)에 보관된 첫 번째 샘플 튜브였습니다.[135]

9 2022년1월31일
(솔 338)
말레이어(캐싱 중)		 3.07cm(1.21인치) 2.7 x 10−6 몰
10 2022년3월7일
(솔 372)		 SN262 SN172 10464848-6 SN129 현무암 및 암석 표본
하호니(Ha'ahóni)		 시드
18°27'09 ″N 77°26'38 ″E/18.45242°N 77.44386°E/ 18.45242; 77.44386 		6.50cm(2.56인치) 0.98 x10−6mol 옥타비아 E에서 동쪽으로 100m(330피트) 떨어진 곳에 위치한 차우 노두. 버틀러 랜딩), 세타 부대
11 2022년3월13일
(솔 378)		 SN202 SN168 10464848-4 SN074 현무암 및 암석 표본
아싸(Atsa)
2023년 1월 20일 (Sol 683) Three Forks 샘플 스팟 "9"		 시드
18°27'09 ″N 77°26'38 ″E/18.45242°N 77.44386°E/ 18.45242; 77.44386 		6.00cm (2.36인치) 1.3 x 10−6 몰 옥타비아 E에서 동쪽으로 100m(330피트) 떨어진 곳에 위치한 차우 노두. 버틀러 랜딩), 세타 부대
12 2022년7월7일
(솔 491)		 SN186 SN188 10464848-4 SN101 쇄설 퇴적암 표본
스위프트 런		 스키너 리지
18°24'22 ″N 77°27'32 ″E/18.40617°N 77.45893°E/ 18.40617; 77.45893 		6.69cm(2.63인치) 1.23 x 10−6 mol 스키너 리지, 델타 프론트 퍼서비어런스가 캐싱한 첫 번째 델타 샘플과 첫 번째 퇴적 샘플입니다.
13 2022년7월12일
(솔 496)		 SN272 SN192 10464848-6 SN068 쇄설 퇴적암 표본
스카이랜드
2023년 1월 18일 (Sol 681) Three Forks 샘플 스팟 "8"		 스키너 리지
18°24'22 ″N 77°27'32 ″E/18.40617°N 77.45893°E/ 18.40617; 77.45893 		5.85cm(2.30인치) 1.7 x 10−6 몰 스키너 리지, 델타 프론트
14 2022년7월16일
(솔500)		 SN205 SN119 10464848-6 SN170 목격자 튜브(비어 있음)
WB2		 해당 없음 해당 없음 2.7 x 10−6 mol 호그왈로우 아파트,[136] 델타 프론트 이 작업은 이전 샘플링 시도 중에 남은 찌꺼기를 제거하기 위해 수행되었을 수 있습니다.솔 495에서는 EDL 중에 방출된 물질과 유사한 끈 모양의 이물질 파편(FOD)이 작업 공간 영상에서 관찰되었습니다.솔 499에서 이 물체는 더 이상 관측되지 않았습니다. 아마도 장면에서 불어났기 때문일 것입니다.이러한 관찰은 이 일반적인 영역에서 밀봉된 튜브에 FOD가 존재할 가능성을 시사합니다.
15 2022년7월27일
(솔 510)		 SN172 SN157 10464848-7 SN099 세립질, 잘 분류된 퇴적암 샘플, 황산염이 함유된 거친 이암
헤이즐톱		 와일드캣 리지
18°24'21 ″N 77°27'31 ″E/18.40589°N 77.45863°E/ 18.40589; 77.45863 		5.97cm(2.35인치) 1.63 x 10−6 mol 와일드캣 리지, 델타 프론트
16 2022년8월3일
(Sol 517)		 SN259 SN177 10464848-5 SN110 세립질, 잘 분류된 퇴적암 샘플, 황산염이 함유된 거친 이암
베어왈로우
2023년 1월 13일 (Sol 676) Three Forks 샘플 스팟 "7"		 와일드캣 리지
18°24'21 ″N 77°27'31 ″E/18.40589°N 77.45863°E/ 18.40589; 77.45863 		6.24cm(2.46인치) 1.43 x 10−6 mol 와일드캣 리지, 델타 프론트
17 2022년10월2일
(Sol 575)		 SN264 SN068 10464848-5 SN085 세립질, 잘 분류된 퇴적암, 감람석을 함유한 거친 이암
슈약		 아말릭 노두
77°24'05 ″N 18°27'03 ″E/77.40144°N 18.45073°E/ 77.40144; 18.45073 		5.55cm(2.19인치) 1.73 x 10−6 mol 델타 전선 아말리크 노두
18 2022년10월6일
(Sol 579) – 2022년 11월 16일 (Sol 589)		 SN184 SN587 10464848-4 SN030 세립질, 잘 분류된 퇴적암, 감람석을 함유한 거친 이암
마직
2022년 12월 23일(Sol 655) 쓰리포크스 샘플 스팟 "2"		 아말릭 노두
77°24'05 ″N 18°27'03 ″E/77.40144°N 18.45073°E/ 77.40144; 18.45073 		7.36cm(2.90인치) 0.63 x 10−6 mol 델타 전선 아말리크 노두 이 이상 현상은 10월 5일, "Mageik"이라고 불리는 미션의 14번째 샘플을 성공적으로 코어링한 후에 처음 나타났는데, 이때 록 코어로 채워진 샘플 튜브의 뚜껑을 덮기 위해 할당된 봉인이 디스펜서에서 기대한 대로 풀리지 않았습니다.

샘플을 밀봉하는 과정은 로버의 샘플링 및 캐싱 시스템에서 이루어집니다.밀봉하는 동안 작은 로봇 암이 록 코어로 채워진 튜브를 7개의 디스펜서 중 하나로 옮기고 열려 있는 끝을 대기 중인 씰에 대고 누릅니다.임무 중에 샘플 튜브가 밀봉된 이전 17번의 경우, 씰이 튜브에 완전히 압입되었습니다.이를 통해 디스펜서에서 씰을 추출하고 암을 통해 씰-튜브 조합을 서로 다른 스테이션으로 이동시켜 밀폐 씰을 생성할 수 있었습니다.그러나 검체 취급 시스템이 Mageik 검체의 튜브에 씰을 분사하려고 할 때 씰이 너무 많은 저항에 부딪혀 자유롭지 않게 되었습니다.샘플링 시스템은 씰 부족을 자동으로 감지하고 씰링되지 않은 튜브를 안전하게 보관하여 튜브와 샘플 하드웨어가 안정적인 구성으로 유지되도록 했습니다.

밀봉의 미배치의 가능한 원인 중 하나는 화성의 먼지가 튜브의 내부 표면의 한 부분에 달라붙어 있어 성공적인 결합 및 추출을 방해할 수 있기 때문일 수 있습니다.기밀 씰을 보장하기 위해 튜브와 씰 사이의 공차는 필요에 따라 0.00008인치(0.002mm)로 매우 작습니다.탐사선의 캐시캠은 튜브의 입술에 먼지가 가볍게 쌓인 것을 보여주는 이미지를 포착했지만, 튜브의 내부 표면을 따라 촬영하는 카메라의 영상 기능은 상당히 제한적입니다.

2022년 11월 16일(Sol 589)에 몇 번이고 시도한 실링이 성공적으로 완료되었습니다.[137]

19 2022년10월14일
(Sol 586)		 SN188 SN153 10464848-5 SN073 목격자 튜브(비어 있음)
WB3
2023년 1월 28일 (Sol 690) Three Forks 샘플 스팟 "10"		 해당 없음 해당 없음 2.31 x 10−6 mol 목격관은 시료를 채취하지는 않지만 화성 환경을 "목격"하기 위해 시료 채취 장소 근처에 열려 있습니다.증인관은 암석이나 토양 시료를 채취하지 않고 시료 채취 동작을 거치고 화성 시료처럼 밀봉되어 캐싱됩니다.Witness tube는 샘플을 채취하는 동안 잠재적인 지구 오염 물질이 검출되는지 확인하는 것을 목표로 합니다.이는 분석을 위해 지구로 돌아온 샘플의 유효성을 제공하기 위한 것입니다.WTA를 처리하는 동안 두 가지 결함이 발생했습니다.sol 584에서 시뮬레이션 코어링 중 고장이 발생하여 일반적으로 7개의 스핀들/퍼커스 동작 중 5개만 수행되었으며 퍼커스-투잉스트 동작은 실행되지 않았습니다.이상 복구가 수행되는 동안 튜브는 코어에 남아 있었고 일반적인 WTA/시료 노출 시간보다 약 10배 더 길게 화성 환경에 노출되었습니다.sol 586에서 튜브를 밀봉한 후 두 번째 결함이 발생하여 밀봉된 WTA가 sol 591까지 상승된 온도(최대 40 °C)에서 밀봉 스테이션에 머무르게 되었습니다.증인관은 2022년 10월 14일(Sol 587)에 성공적으로 밀폐되어 2022년 10월 19일에 보관함
(솔 592).[138]
20 2022년11월24일
(Sol 627) – 2022년 11월 29일
(솔 632)		 SN242 SN151 10464848-5 SN113 세립질로 적당히 분류된 퇴적암, 황산염이 함유된 거친 사암
쿠카클렉		 히든 하버
77°23'57 ″N 18°27'13 ″E/77.39911°N 18.45364°E/ 77.39911; 18.45364 		4.97cm(1.96인치) 1.78 x 10−6 mol 숨겨진 항구, 델타 전선 첫 번째 샘플은 마모 패치에서 나온 것으로, 바위에 앞서 마모된 것입니다.2022년 11월 29일에 샘플링 되었습니다.
(솔 632)
21 2022년12월2일
(솔 635)		 SN059 SN098 10464848-5 SN063 퇴적물과 화성 입자가 섞여 있을 가능성이 있는 Regolith Sand 샘플
아모산		 전망대 산
77°24'04 ″N 18°27'05 ″E/77.40122°N 18.45131°E/ 77.40122; 18.45131 		5.30cm(2.09인치) 1.87 x 10−6 mol 전망대 산, 델타 프론트 첫번째 레골리스 샘플.
22 2022년11월7일
(Sol 640)		 SN173 SN191 10464848-6 SN106 퇴적물과 화성 입자가 섞여 있을 가능성이 있는 Regolith Sand 샘플
크로스윈드 호
2022년 12월 29일 (Sol 661) Three Forks 샘플 스팟 "3"		 전망대 산
77°24'04 ″N 18°27'05 ″E/77.40122°N 18.45131°E/ 77.40122; 18.45131 		5.30cm(2.09인치) 1.88 x 10−6 mol 전망대 산, 델타 프론트
23 2023년3월30일
(솔 750)		 SN214 SN066 1064848-5 SN150 퇴적암 표본
멜린		 베레아 아웃크롭
77°23'02 ″N 18°28'13 ″E/77.383946°N 18.470216°E/ 77.383946; 18.470216 		6.04cm(2.38인치) 베레아, 텐비, 어퍼팬 샘플 저장고를 완료한 후 첫 번째 샘플을 채취하고 새로운 미션 캠페인에 따라 첫 번째 샘플을 채취합니다.
24 2023년5월23일
(Sol 802)		 SN094 10464848-3 대규모 퇴적암 표본 해당없음(샘플소량 채취로 인해 본 사이트에서 샘플을 폐기함) 오나후 노두
77°22'07 ″N ″E 18°26'00/77.368526°N 18.433455°E/ 77.368526; 18.433455 		1.30cm(0.51in)(비캐시) 해당 없음 어퍼팬, 오나후 첫 번째 시도는 안타깝게도 너무 작은 표본을 산출했고, 두 번째 시도는 성공적이지 못했고 캐싱은 또 다른 빈 루비온 대기 표본 튜브를 만들어냈습니다.

복합암은 많은 쇄석들로 구성되어 있기 때문에 과학팀에게 특별한 관심거리입니다.이 독특한 클라스들은 시간이 지남에 따라 함께 굳어져 재벌을 형성하게 됩니다.중요한 것은, 이 성층들이 훨씬 더 멀리서 제로 분화구로 옮겨졌을 가능성이 높다는 것입니다.재벌 표본에서 포착된 독특한 성층과 시멘트를 분석하면 성층이 처음 형성되었을 때와 재벌 암석이 형성되었을 때 모두 이 물질들이 어디에서 유래했는지, 얼마나 멀리 이동했는지, 화성 환경이 어땠는지에 대한 통찰력을 얻을 수 있을 것입니다.

25 2023년6월4일
(Sol 814)		 해당 없음(암반 시료 채취 실패 후 폐기) 해당 없음 해당 없음
26 2023년6월23일
(솔 832)		 오티스 봉우리 에메랄드 호수
77°22'05 ″N 18°28'59 ″E/77.368179°N 18.482989°E/ 77.368179; 18.482989 		5.77cm(2.27인치) 에메랄드 호수, 상부 부채
27 2023년9월15일
(Sol 914)		 SN258 SN451 10464848-4 SN196 퇴적암 표본 파일럿 마운틴 드림레이크 6.00cm (2.36인치) 드림레이크, 상부팬
28 2023년9월23일
(Sol 922)		 퇴적암 표본 펠리컨 포인트 한스 아문센 기념 공간 6.10cm(2.40인치) 한스 아문센 기념 공간, 여백 단위
샘플 및 디포 개요 캐시된 샘플 유형 구멍 뚫림 3개의 포크에 있는 샘플 저장고
표본 튜브 캐싱(58%)
43
25
3개의 포크(Fork)에 남겨진 샘플 튜브 샘플 저장고(100%)
10

유형별 표본

증인 (3) (12.00%)
대기(1)(4.00%)
화성(8)(32.00%)
퇴적물 (11) (44.00%)
Regolith (2) (8.00%)
인내에 의한 화성의 모든 구멍(Atsa 샘플 제외)(스크롤 가능한 이미지)
3개의 포크에 있는 마스 샘플 디포
출처:[139][140][141][142][143][144]

쓰리포크스 샘플 디포

NASA의 퍼서비어런스 화성 탐사선의 MSR 캠페인을 위한 과학 및 샘플 캐싱 작업을 거의 화성에서 1년간 진행한 후, NASA가 2022년 12월 19일부터 최종적으로 지구로 반환하는 것을 목표로 하기 때문에 이 탐사선은 현재 처음부터 캐싱한 10개의 샘플을 Three Forks Sample Depot에 보관하는 임무를 맡고 있습니다.이 디포는 Perseverance가 샘플을 전달할 수 없을 경우 백업 장소 역할을 합니다.Perseverance는 NASA와 ESA가 MSR 캠페인의 연속적인 임무에서 샘플을 회수할 수 있도록 Three Forks라고 알려진 비교적 평평한 지역에 샘플을 증착하는 것입니다.샘플 검색 랜더의 백업 착륙 지점으로도 선택됩니다.그곳은 비교적 온화한 곳입니다.그것은 테이블 상판처럼 평평하고 매끄럽습니다.

VSTB Optimism Rover를 이용한 화성 야적장에서의 시료 낙하 실험

Perseverance의 복잡한 샘플링 및 캐싱 시스템은 탐사선의 배 안쪽에서 금속 튜브를 회수하여 내부 Cachecam으로 마지막으로 관찰한 후 화성 표면의 엄선된 부분에 샘플을 최대 0.89m(2피트 11인치) 떨어뜨립니다.[135]

Mars Perceance 로버 – 바람이 거대한 먼지 구름을 들어올립니다 (2021년 6월 18일)

튜브는 한 곳에 쌓이지 않을 것입니다.대신 각 튜브 드롭 위치에는 직경이 5.5m(18ft)에 이르는 "작동 영역"이 있습니다.이를 위해, 튜브는 제안된 샘플 회수 착륙선의 착륙 지점 근처에서 각각의 샘플이 서로 떨어져 있는 10개의 튜브에 대해 10개의 스폿으로 된 복잡한 지그재그 패턴으로 표면에 증착될 것입니다.이 계획에는 여러 가지 이유가 있습니다. 이들을 멀리 떨어뜨린 가장 큰 이유는 샘플 회수 헬리콥터가 한 번에 하나의 튜브와만 상호작용하도록 설계되었기 때문입니다.그와 함께, 그들은 그 장소에서 이착륙과 주행을 수행할 것입니다.헬리콥터가 아무런 문제 없이 샘플을 회수할 수 있도록 계획은 적절하게 실행될 것이며 두 달 이상 걸릴 것입니다.

제로 크레이터를 가로질러 소용돌이치는 먼지 악마의 모습을 보는 인내심

퍼서비어런스가 각각의 튜브를 떨어뜨리기 전과 후에, 임무 관제사들은 탐사선의 셜록 왓슨(SHERLOCK Watson) 카메라로부터 수많은 이미지들을 검토할 것입니다.SHERLOC WATSON 카메라에 의한 이미지는 튜브가 로버의 바퀴 경로로 굴러 들어가지 않았는지 확인하는 데도 사용됩니다.그들은 또한 튜브가 끝에 서 있는 방식으로 착륙하지 않았는지 확인하려고 합니다. (각각의 튜브에는 미래의 미션에 의해 더 쉽게 픽업될 수 있도록 "글러브"라고 불리는 평평한 끝 부분이 있습니다.)JPL의 Mars Yard에서 Perseverance의 Earthly twin Optimism으로 테스트하는 동안 5% 미만의 시간이 발생했습니다.화성에서 그런 일이 발생할 경우를 대비해 퍼서비어런스는 로봇 팔의 끝에 있는 포탑의 일부와 함께 튜브를 조심스럽게 넘어뜨리도록 일련의 명령을 작성했습니다.

인내의 표본 창고 지도

이 셜록 왓슨(SHERLOCK Watson) 카메라 이미지는 시료를 채취하기 전에 먼지나 모래로 덮일 경우 화성 시료 반송 팀에 필요한 정확한 데이터를 제공할 것입니다.화성은 바람이 불기는 하지만 지구에서와 같지는 않습니다.하지만 화성의 대기는 지구의 대기보다 100배나 덜 밀도가 높습니다.따라서 이 근처의 바람은 속도를 낼 수 있지만(가장 빠른 것은 먼지 악마), 먼지 입자를 많이 흡수하지는 못합니다.화성풍은 미세먼지를 확실히 들어올려 표면에 남길 수 있습니다.그러나 상당한 먼지가 쌓인다 하더라도 이러한 이미지와 증착 패턴은 이미지를 복구하는 데 도움이 될 것입니다.[145]스피릿 로버와 오퍼튜니티 로버의 태양 전지판처럼 먼지 악마를 만나도 샘플 위의 먼지를 제거할 수 있습니다.

10개의 샘플을 모두 보관하는 이 모든 작업이 완료되면 퍼서비어런스는 크레이터 층을 가로질러 델타의 정상을 오르는 임무를 수행하게 됩니다.탐사선은 분화구 가장자리를 따라 이동하고 있으며 아마도 더 많은 튜브를 캐싱하면서 하나의 암석에서 단일 샘플을 채취할 계획을 따르고 있을 것입니다.지금까지 여러 쌍의 샘플을 채취하여 한 쌍의 샘플은 창고에 두고 다른 한 쌍은 로버에 탑승하게 됩니다.[146][147]

샘플검색

이전에 화성 샘플 리턴 미션은 ESA 샘플 페치 로버와 그와 관련된 두 번째 착륙선을 화성 상승 차량과 그 착륙선과 함께 구성하여 샘플을 MAV로 가져가서 지구로 발사체는 ESA 샘플 페치 로버와 그와 관련된 두 번째 착륙선으로 구성되어 있습니다.그러나 고려와 비용 초과를 거친 후, Perseverance의 예상 수명을 고려할 때 SRL(Sample Retriefing Lander)로 샘플을 운반하는 주요 수단이 될 것으로 결정되었습니다.

샘플 검색 랜더

샘플 회수 임무는 현재 2028년 화성 상승 차량과 2대의 샘플 회수 헬리콥터로 5대의 태양열 샘플 반송 착륙선을 발사하는 것입니다.SRL 착륙선의 크기는 평균 2대 차량 차고의 무게 ~3,375 kg(7,441 lb) 정도이며, 전체 전개 시 폭은 7.7 m(25 ft), 높이는 2.1 m(6.9 ft)로 잠정 계획되었습니다.착륙선의 적재 중량은 퍼시비어런스 로버의 두 배이며, 최대 563kg(1,241lb)입니다.화성 샘플을 운반하기 위해서는 착륙선이 퍼서비어런스 탐사선에 근접해야 합니다.목표 지점으로부터 60m 이내에 착륙해야 합니다. 이전의 화성 탐사선과 착륙선보다 훨씬 더 가깝습니다.따라서 화성에 착륙할 착륙선에 동력을 공급하기 위한 보조 배터리가 장착될 예정입니다.착륙선은 NASA의 성공적인 지형 상대 항법의 개선된 버전을 이용하여 안전하게 퍼서비어런스를 착륙시킬 것입니다.새로운 Enhanced Lander Vision System은 다른 개선 사항들 중에서도 두 번째 카메라, 고도계, 그리고 정밀 착륙을 위해 추진력을 사용하는 더 나은 기능을 추가할 것입니다.그것은 2029년에 Three Forks 근처에 착륙할 계획입니다.

ESA 샘플 이송 암

Mars 2020 로버와 헬리콥터는 샘플을 SRL 착륙선으로 운반할 것입니다.SRL의 ESA 제작 길이가 약 2.40m(7.9ft)인 샘플 이송 암을 사용하여 샘플을 추출하고 어센팅 차량의 샘플 반송 캡슐에 장착합니다.[5][148]

화성 샘플 회수 헬리콥터

주요 기사:화성시료회수헬기

MSR 캠페인에는 Ingenuity급 헬리콥터가 포함되어 있으며, Perseverance 로버에 문제가 발생할 경우를 대비하여 SRL에 연결된 작은 로봇 팔의 도움으로 샘플을 수집할 예정입니다.

화성 상승 차량(MAV)

화성[149] 상승 차량
화성 상승 차량 모형이 전시되어 있습니다.
기능.화성 오비탈 발사체
제조자나사의 마셜 우주 비행 센터/록히드 마틴/노스롭 그루먼[150][151]
원산지미국
크기
높이2.26m(7.4ft)
지름0.5m(1.6ft)
덩어리450kg (990lb)
스테이지들2
용량
LAO로 페이로드
고도500 km (310 mi)
덩어리500g (18oz)
연합 로켓
비교 가능한
  • 화성: 유니크
  • 지구: 최대 q 이전에 ICBM이 고장난 것 같습니다.
출시이력
상황개발중
런칭 사이트샘플 회수 랜더, 쓰리 포크, 제로 크레이터에서 방출된 후 벡터 중간 공기
총 발사 횟수1 (예정)
UTC 우주선 발사일2030 (예정)
승객/화물의 종류30-43개의 튜브를 가진 선회 샘플 컨테이너, 무선 비콘(주최)
1단
파워 바이1개 최적화된 별 20개 (Altair 3개)
연소시간75초
추진제CTPB
2단
파워 바이최적화된 별 15G 1개
연소시간20년대
추진제HTPB
[Wikidata 편집]

화성 상승 차량(MAV)은 화성 표면에서 채취한 샘플을 지구 귀환 궤도선으로 운반하는 2단계 고체 연료 로켓입니다.2022년 초, 록히드 마틴은 NASA의 마셜 우주 비행 센터와 협력하여 MAV와 엔진을 개발하는 계약을 체결했습니다.[152]로켓은 로켓의 전단 무게와 배기가스로 인해 SRL이 미끄러지거나 기울어지는 것과 같은 잘못된 발사의 가능성을 제거하기 위해 착륙선 위로 4.5 m (15 ft) 높이 또는 화성 표면 위로 6.5 m (21 ft) 높이에서 초당 5 m (16 ft)의 속도로 공중으로 발사될 계획입니다.로켓이 화성의 하늘을 향해 위쪽을 향하게 하면서, 앞쪽이 뒤쪽보다 조금 더 세게 던져질 것입니다.따라서 VECTOR(Vertical Ejected Controlled Tip-Off Release) 시스템은 발사 중에 약간의 회전을 추가하여 로켓을 표면의 위쪽과 바깥쪽으로 피칭합니다.[153]MAV는 380 킬로미터 궤도에 진입할 것입니다.[154]SRL의 실린더 안에 보관된 상태로 유지되며 열 보호 코팅이 됩니다.로켓의 1단(SRM-1)은 75초 동안 연소될 것입니다.SRM1 엔진은 짐벌(gimbal)을 할 수 있지만, 대부분의 짐벌링 고체 로켓 모터 노즐은 MAV가 겪을 극심한 추위를 감당할 수 없는 방식으로 설계되었습니다. 그래서 노스럽 그루먼(Northrop Grumman) 팀은 초음속 스플릿 라인(split line)을 특징으로 하는 최첨단 갇힌 볼 노즐을 고안해야 했습니다.SRM1 소진 후 MAV는 약 400초 동안 해안 기간에 유지됩니다.이 시간 동안 MPA 공기역학 페어링과 1단계 전체가 차량에서 분리됩니다.스테이지 분리 후, 두 번째 스테이지는 사이드 마운트 소형 스케일 RCS 추진기를 통해 스핀 업을 시작합니다.2단계 전체가 무유도 상태가 되고 약 175RPM의 속도로 스핀이 안정화됩니다.목표 회전 속도를 달성한 2단(SRM-2)은 약 18~20대 동안 점화 및 연소되어 근일점을 상승시키고 궤도를 원형화합니다.[155]두 번째 단계는 능동 유도 대신 무게를 줄이기 위해 스핀 안정화가 계획된 반면 화성 샘플은 알려지지 않은 페이로드 질량 분포를 초래할 것입니다.[154]스핀 안정화는 로켓이 더 가벼워지도록 하여 궤도를 돌 때까지 능동적인 제어를 할 필요가 없습니다.SRM2 소진 후 두 번째 단계가 최대 10분 동안 중단되고 SRM2에서 잔류 추진력이 발생합니다.그러면 사이드 마운트 소형 스케일 디스핀 모터가 작동하여 스핀 속도가 40RPM 미만으로 줄어듭니다.목표 궤도에 도달하면 MAV는 MPA에 선회 샘플 컨테이너(OS)를 배출하도록 명령합니다.사용된 MAV의 2단계는 최대 25일 동안 호스트된 무선 비콘 신호를 방송하면서 궤도에 머물게 됩니다.이렇게 하면 ERO가 OS를 캡처하는 데 도움이 됩니다.[149]

MAV는 SRL 착륙선에 탑재되어 2028년에 발사될 예정입니다.[5]

샘플 반송 랜더의 구성 요소
컨셉트 런칭 셋업
MAV의 내부설계, 최초의 외계 스테이지 로켓
MAV 외관 디자인
MAV 비행계획
화성 샘플 리턴 2020-2033 타임라인

샘플반품

지구 귀환 궤도선(ERO)

ERO는 ESA에서 개발한 우주선입니다.[156][157]여기에는 NASA가 구축한 CCRS(Capture and Containment and Return System)와 Electra UHF 통신 패키지가 포함됩니다.그것은 낮은 화성 궤도(LMO)에서 MAV에 의해 전달된 샘플과 만날 것입니다. ERO 궤도선은 무게가 ~7,000 kg (15,000 lb) (가장 큰 화성 궤도선)이며 38 m (125 ft) 이상의 날개폭을 가진 태양열 어레이를 가지고 있습니다 (이것들은 우주로 발사된 가장 큰 태양열 패널 중 일부입니다).[158]

ERO는 2027년에 아리안 64 로켓에 실려 발사되어 2029년에 화성에 도착할 예정입니다. 이온 추진과 별도의 화학 추진 요소를 사용하여 점진적으로 325 km (202 mi)의 적절한 궤도에 도달한 후 궤도를 도는 샘플과 랑데부합니다.[159]MAV의 2단계 무선 신호기는 ESA 지구 귀환 궤도선을 궤도선 샘플에 충분히 가까이 접근시켜 반사광으로 ESA 지구 귀환 궤도선을 관측하고 지구로 귀환하기 위해 포착하는 데 필요한 정보를 관제사에게 제공합니다.이를 위해 ERO는 고성능 카메라를 사용하여 1,000 km(620 mi) 이상의 거리에서 선회 샘플을 탐지할 것입니다.일단 "lock on"이 되면, 랑데부 단계 전체에서 카메라와 라이다를 사용하여 지속적으로 추적하게 됩니다.샘플 컨테이너와 정렬되면 캡처, 보관 및 반환 시스템의 전원이 켜지고 캡처 뚜껑을 열고 캡처 센서를 켭니다.그런 다음 ESA의 궤도선이 초당 약 1~2인치(2.5~5cm)의 속도로 샘플 용기를 향해 밀어 넣어 추월하고 "삼켜버립니다.검체 용기가 안전하게 내부에 있는 것을 감지한 후 Capture, Containment 및 Return System(캡처, 격납 및 반송 시스템)이 신속하게 뚜껑을 닫습니다.따라서, 궤도선은 궤도에 있는 통들을 회수하고 봉인하게 될 것이며, 나사가 제작한 로봇 팔을 사용하여 봉인된 컨테이너를 지구 진입 캡슐에 넣을 것입니다.600 kg(1,300 lb)의 CCRS는 선회 샘플의 외부를 철저히 살균하고 EES 내부에 이중으로 밀봉하여 샘플을 안전하게 격리하고 손상 없이 유지하여 최대한의 과학적 복귀를 위해 2차 격납 장벽을 만드는 역할을 합니다.궤도를 상승시켜 CCRS 하드웨어 500 kg(1,100 lb)을 분사하고 2033년 화성-지구 이송 기간 동안 지구로 돌아올 예정입니다.[158]

ERO는 전체 비행을 통해 수신된 총 방사선량을 측정합니다.결과는 우주선의 건강을 감시하고 향후 화성 여행에서 인간 탐험가들을 보호하는 방법에 대한 중요한 정보를 제공하는데 도움이 될 것입니다.[158]

접지 진입 차량(EEV)

유타주 OSIRIS-REX 샘플 반송 캡슐(EEV는 낙하산이 아닌 착륙에도 견딜 수 있는 구조적 경화와 동일)

CCRS(Capture/Containment and Return System)는 샘플을 EEV에 보관합니다.EEV는 낙하산 없이 수동적으로 지구로 돌아와 착륙할 것입니다.지구에 도착하기 약 1주일 전, 그리고 시스템 안전 점검을 성공적으로 마친 후에야 ERO 우주선은 지구 귀환 단계를 수행하도록 구성됩니다.궤도선이 지구로부터 3일 떨어져 있을 때, EES는 주 우주선으로부터 방출되어 미리 정해진 착륙 지점으로 정밀 진입 궤도를 날게 됩니다.분리 직후, 궤도선 자체는 지구로 다시 돌아가지 않고 태양 주위의 궤도에 진입하기 위해 일련의 기동을 수행할 것입니다.유타 테스트 및 훈련 범위의 사막 모래와 차량 내 충격 흡수 물질은 충격력으로부터 샘플을 보호하기 위해 계획되었습니다.[160][161][157]EEV는 2033년에 지구에 착륙할 예정입니다.[162]

예술가의 화성 샘플 리턴 궤도선 개념
지구 귀환 궤도선의 단면
지구 귀환 궤도선
포획 및 격납 시스템

갤러리

  • 잠재적 샘플 반송 착륙지 (2022년 4월 14일)
화성 샘플 반송 임무 – 샘플링 과정
맥락
미드뷰
클로즈업
샘플 인 드릴
시료채취드릴
샘플 튜브 233
화성 샘플 반송 임무 – 샘플 튜브
겉감
내부
CT 스캔(애니메이션)
위트니스 샘플 튜브
화성 샘플 반송 임무
퍼시스턴스 로버 – 샘플 수집 및 보관
(애니메이션 영상; 02:22, 2020년 2월 6일)
선회 샘플 컨테이너 (컨셉; 2020)
로버에 샘플 튜브 삽입
시료관 청소
화성 샘플 리턴 미션 (2020; 아티스트의 소감)[163][164]
01. 퍼시스턴스 로버(Perseverance rover)가 샘플을 획득
02. 샘플을 보관하는 퍼시스턴스 로버
03. SRL 1 착지패턴
04. SRL 펼침
05. SRL에 의해 배치되고 샘플을 백업으로 가져오는 Mars Samples 리턴 헬리콥터
06. SRL이 샘플을 픽업하여 발사를 위해 MAV에 로딩
07. 화성에서 화성 저궤도로 발사
08. 벡터에서 해제된 후 동력 비행 중인 MAV
09. 주 엔진 차단 후 단계 분리 대기 및 두 번째 엔진 시동 후 저화성 궤도의 해안 단계 MAV
10. 페이로드 분리를 통한 지구 귀환 궤도선의 나중 픽업을 위한 샘플 공개

참고 항목

메모들

  1. ^ 캐시캠 이미지 기반[clarify]
  2. ^ 드릴 비트를 사용하거나 레골리스 드릴 비트를 사용하지 않는 증인 튜브가 캐시캠 영상에 의해 표시됩니다.
  3. ^ 음량 관측소에서 측정한
  4. ^ 음량 관측소에서 측정한

참고문헌

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