설명: NASA의 Perseverance 로버가 화성에 착륙하는 것을 어렵게 만드는 이유는 무엇입니까?

일반적으로 약 3억 마일 떨어진 화성으로의 여행은 약 7~8개월이 걸립니다. Perseverance는 2020년 7월 30일 화성과 지구가 가장 가까웠던 기간에 런칭되었습니다.

Perseverance rover는 드릴을 사용하여 이 시대에 뒤떨어진 예술적 개념 설명 유인물에서 화성의 암석 샘플을 수집합니다. (NASA/JPL-Caltech/로이터를 통한 유인물)

목요일에 NASA의 Perseverance 로버는 붉은 행성의 Jezero Crater에 착륙한 후 전생의 흔적을 찾기 위한 작업을 재개할 예정입니다.

착륙은 가장 짧지만 미션의 가장 중요하고 어려운 단계 중 하나입니다. NASA는 어렵기 때문에 전 세계 우주 기관이 화성에 보낸 임무 중 40%만이 성공했다고 밝혔습니다. 수백 가지 손톱 물어뜯는 방울을 위해 오른쪽으로 가야 합니다.

이와 같은 임무를 시작하는 것이 얼마나 어려운지 설명하기 위해 연구 수학자 캐서린 존슨의 사례가 있습니다. 2016년 영화에서 히든 피규어 , Taraji P. Henson은 1962년 John Glenn을 우주로 발사할 캡슐의 궤적을 결정하는 정확한 계산을 알아내기 위해 노력한 Johnson을 연기했습니다.

화성에 대한 다른 임무

또 다른 화성 탐사선, 아랍에미리트의 알 아말(희망)-아랍 세계 최초의 화성 탐사선- 지난주 화성 궤도 진입 . 그러나 이것은 궤도 임무이며 행성 표면에 착륙하는 것을 포함하지 않습니다. UAE 외에도 중국은 7~8월 기간 동안 화성 탐사선을 발사했습니다.

이러한 야심 찬 우주 임무에 비추어 일부 우주 생물학자들은 가능한 '행성 간 오염'에 대한 우려를 표명했습니다. 이것은 지구에 기반을 둔 미생물을 다른 천체로 옮기고 외계 미생물을 지구로 다시 데려오는 것을 의미합니다. 우주 연구 위원회(COSPAR)는 다른 행성으로 보내는 미생물의 수를 제한하고 외계 생명체가 지구에 대혼란을 일으키지 않도록 하는 것을 목표로 하는 '행성 보호 정책'을 제시합니다.

우주선은 어떻게 화성에 도달합니까?

일반적으로 약 3억 마일 떨어진 화성으로의 여행은 약 7~8개월이 걸립니다. Perseverance는 2020년 7월 30일 화성과 지구가 가장 가까웠던 기간에 런칭되었습니다. 이 창은 두 행성이 다른 속도로 태양 주위를 공전하고 2년마다 행성이 서로 가장 가까운 위치에 있기 때문에 중요합니다. 우주 기관은 가까울수록 로켓 연료를 덜 사용하기 때문에 이 기간 동안 우주선을 발사하려고 합니다.

에 따르면 퍼듀 대학교에서 수행한 분석 , 고체 로켓 추진제의 비용은 kg당 로 추산됩니다. 그러나 자동차 크기의 Perseverance 로버는 원자력 시스템을 사용하고 있습니다. 거의 30년 후에는 미국 국립 연구소에서 만든 국내 생산 플루토늄을 사용하는 최초의 로버가 될 것입니다. 탐사선은 플루토늄-238의 자연 붕괴로 생성된 열을 전기로 변환하는 발전기로 구동되며, 이 발전기는 탐사선이 화성에 착륙한 후에도 계속 작동할 것입니다.

인내 임무의 비용은 얼마입니까?

NASA는 우주선 개발, 발사 작업 및 화성 착륙 후 작업 유지 비용을 포함하여 이 임무에 27억 달러를 지출할 것으로 추정됩니다.

에 따르면 행성 사회 , 플루토늄-238을 연료로 사용하는 것은 핵 물질이 높은 환경 및 안전 규정과 관련되어 있기 때문에 임무 비용을 증가시켰습니다. 이 임무의 총 비용은 구글이 6일 동안 버는 돈, 또는 미국인들이 10일마다 애완동물에게 쓰는 돈, 또는 미 국방부를 운영하는 33시간에 해당한다고 협회는 말한다.

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화성 착륙이 어려운 이유는?

진입, 하강 및 착륙(EDL)은 화성 2020 임무의 가장 강렬한 단계라고 합니다. Perseverance 로버가 화성에 성공적으로 착륙하려면 여러 가지가 제대로 진행되어야 합니다. EDL 단계는 로버가 시속 20,000km의 속도로 이동하는 화성 대기의 정상에 도달할 때 시작됩니다. 여기서 로버의 과제는 속도를 시속 약 20,000km에서 0으로 낮추는 동시에 분화구의 좁은 표면에 착륙하는 것입니다.

NASA에 따르면 EDL 단계는 로버가 행성 표면에 정지할 때 7분 안에 끝날 것이라고 합니다. 그 후에 브레이크는 매우 신중하고 창의적이며 도전적인 방식으로 적용되어야 합니다.

대기권에 진입하기 10분 전에 로버는 비행 중에 사용되는 태양 전지판, 라디오 및 연료 탱크로 구성된 순항 단계를 벗어납니다. 로버와 하강 단계로 구성된 보호용 에어로쉘만이 행성 표면으로 여행을 할 것입니다. 이제 우주선으로 화성 표면에 진입 , 항력에 의해 느려질 것입니다. 항력은 행성 대기의 마찰이 우주선 표면에 작용하여 속도를 늦추고 궤도 고도를 낮출 때입니다.

항력이 우주선을 느리게 하는 동안 우주선을 가열하기도 하며 로버가 대기에 진입한 후 약 80초 후에 최대 가열이 발생합니다. 그러나 이것은 실온에서 에어로쉘 내부에 있는 로버에는 영향을 미치지 않습니다.

대기를 통해 하강하는 동안 우주선은 다양한 밀도를 가진 작은 공기 주머니로 인해 경로를 벗어날 수 있기 때문에 작은 추진기를 발사하여 경로를 유지해야 합니다. 그 후, 방열판은 우주선을 시속 약 1,600km로 감속시키며, 이 지점(진입 후 약 240초)에서 초음속 낙하산이 전개됩니다.

낙하산을 펼치고 20초 후에 열 보호막이 분리되고 로버가 처음으로 행성의 대기에 노출됩니다. 이 시점에서 낙하산은 차량의 속도를 더 늦추기 위해 작동합니다. 그러나 화성의 대기는 희박하기 때문에 차량은 여전히 ​​시속 320km의 속도로 표면을 향해 이동하고 있습니다. 따라서 안전한 착륙을 위해 로버는 낙하산을 버리고 나머지는 로켓을 이용하여 이동해야 하며, 로버가 표면에서 약 2,100미터 상공에 있을 때 엔진이 작동됩니다.

로버의 최종 하강 속도는 시속 약 2.7km로, 보통 사람이 한 시간에 약 5km를 걸어갈 수 있는 속도보다 느립니다. 이 단계에서 지표면 위 약 66피트의 지표면에 착륙하기 위해 약 12초가 남은 상태에서 로버는 케이블 세트로 내려갑니다. 로버는 바퀴가 지면에 닿았음을 감지하면 케이블을 절단하고 로버에서 멀리 떨어진 표면에 독립적으로 통제되지 않은 착륙을 합니다.

NASA의 Mars 2020 Perseverance Rover 차량을 실은 United Launch Alliance Atlas V 로켓이 2020년 7월 30일 미국 플로리다주 케이프 커내버럴의 케이프 커내버럴 공군 기지에서 이륙합니다. (NASA/Joel Kowsky/로이터를 통한 유인물)

Perseverance 로버는 화성에서 무엇을 할 것인가?

Perseverance는 화성에서 1년(지구에서는 2년) 동안 착륙 지점을 탐험하게 됩니다. 착륙할 Jezero 분화구는 한때 고대 삼각주 지역이었습니다(과학자들은 수십억 년 전 행성의 습한 조건을 가리키는 이전 착륙 및 궤도 임무에서 수집된 증거 때문에 이것을 알고 있습니다).

화성이 고대(35억~38억년 전)에 물이 흐를 수 있는 따뜻한 대기가 있었고 그 위에 미생물이 존재했다면 오늘날에도 특정 지역에 존재할 수 있습니다.

로버에는 줌 기능이 있는 고급 카메라 시스템, 이미징 및 화학 성분 분석을 제공하는 장비인 SuperCam, 분광계를 포함하는 7개의 장비가 포함되어 있습니다. 그러나 로버에서 가장 흥미로운 장비 중 하나는 MOXIE로 화성 대기의 이산화탄소에서 산소를 생성합니다. 이 장비가 성공하면 미래의 우주비행사(현재까지 인간은 화성에 발을 들이지 않음)가 이 장비를 사용하여 지구로 돌아가기 위한 로켓 연료를 태울 수 있습니다.

로버에는 화성에서 비행한 최초의 헬리콥터인 Ingenuity도 탑재됩니다. 이렇게 하면 로버가 도달할 수 없는 위치의 표면에서 샘플을 수집하는 데 도움이 됩니다. 전반적으로 로버는 고대 생명체의 흔적을 연구하고, 미래의 임무 중에 지구로 다시 보낼 샘플을 수집하고, 미래의 로봇 및 인간 임무에 도움이 될 새로운 기술을 테스트하도록 설계되었습니다.

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