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설명: 화성은 왜 과학자들과 우리 모두의 내면에 살고 있는 모험가에게 그토록 흥미로운가?

NASA의 Mars 2020 Perseverance Rover는 금요일 이른 시간에 화성 표면에 착륙했습니다. Perseverance의 실험 결과는 화성 탐사의 향후 20년을 정의할 가능성이 높습니다. NASA 과학자가 그 이유와 방법을 설명합니다.

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인내는 또 다른 로버 미션이 아닙니다. Perseverance는 화성에 보내진 가장 진보되고 가장 비싸고 정교한 이동식 연구소입니다. Perseverance에 대한 실험의 결과는 화성 탐사의 향후 20년을 정의할 가능성이 높습니다. 이는 생명체 탐색의 과정과 화성에 대한 미래의 유인 임무를 결정할 것입니다.







지난 30년 동안의 화성 과학

우리는 1960년대의 1세대 임무 때부터 화성을 이해하는 데 아주 먼 길을 왔습니다. 70년대 중반 바이킹 임무는 화성 토양에 대한 최초의 화학 분석과 생물학적 활동을 감지하기 위한 네 가지 생물학 실험을 수행했습니다. 실험 결과 생명체에 대한 결정적인 증거는 나오지 않았습니다.

1980년대 초 과학자들은 광물학적 구성과 암석의 질감을 기반으로 특정 운석이 소행성대와 대조적으로 화성에 발원지가 있을 수 있다는 가설을 세웠습니다. 1984년에 한 연구에 따르면 희가스(제논, 크립톤, 네온 및 아르곤)의 동위원소 조성이 바이킹 우주선이 측정한 화성 대기의 동위원소 비율과 일치한다는 것이 밝혀졌습니다. 이 발견은 지구 화학자들이 화성 샘플을 연구할 수 있는 방법을 제공했으며 화성의 지구화학적 진화에 대한 이해를 크게 향상시켰습니다.



읽다|NASA의 우주 생물학 로버 Perseverance, 역사적인 화성 착륙

화성은 20세기에 건조한 행성으로 여겨졌습니다. 2001년 마스 오디세이 우주선에 탑재된 감마선 분광기가 물 얼음의 존재를 나타내는 것처럼 보이는 매혹적인 수소 신호를 감지하면서 상황이 바뀌었습니다. 그러나 모호함이 있었습니다. 이는 수소가 유기 화합물을 비롯한 많은 다른 화합물의 일부일 수도 있기 때문입니다.

물의 존재를 테스트하기 위해 NASA는 2007년 우주선을 화성 남극 근처에 착륙시켰습니다. 우주선은 로봇 팔로 착륙선 주변의 토양을 연구하고 화성에 물의 존재를 모호함 없이 설정할 수 있었습니다. 처음으로.



2021년 2월 18일 목요일, 제로 분화구에 착륙한 직후 화성 표면을 보여주는 퍼시버런스 로버가 보낸 첫 번째 이미지. (NASA, AP)

큐리오시티 로버는 화성에서 유기 화합물을 탐지하는 것을 목표로 하는 분광계 제품군이 포함된 SAM(화성 샘플 분석)이라는 장비를 운반합니다. SAM에는 원소뿐만 아니라 동위 원소도 측정할 수 있는 질량 분석기가 있습니다. 이 장비는 화성에서 거대 사슬 유기 화합물의 매혹적인 발견을 만들었습니다. 이러한 유기물이 화성에서 어떻게 형성되는지는 알려져 있지 않습니다. 그 과정은 무생물일 가능성이 높지만 그러한 복잡한 분자가 생명체와 관련된 과정에 의해 형성되었을 가능성이 있습니다.

Mars Insight는 화성의 지진 활동과 열 흐름을 모니터링하여 지금 역사를 만들고 있습니다. 이는 화성 내부의 구성을 이해하는 데 도움이 될 것입니다.



전문가

Amitabha Ghosh 박사는 워싱턴 DC에 거주하는 NASA 행성 과학자입니다. 그는 1997년 Mars Pathfinder Mission을 시작으로 여러 NASA Mars Missions에서 일했습니다. 그는 Mars Exploration Rover Mission의 Science Operations Working Group 의장을 역임했으며 10년 이상 화성에서 전술 Rover Operations를 이끄는 임무를 맡았습니다. 그는 우연히 다른 행성에서 분석된 최초의 암석이었던 화성의 첫 암석 분석을 도왔습니다.

화성에 대한 지속적인 관심

왜 화성은 과학자들에게 그토록 흥미로운가? 그리고 우리 모두의 탐험가-모험가에게? 두 가지 주요 이유가 있습니다.



첫째, 화성은 과거에 생명체가 진화했을 수 있는 행성입니다. 생명체는 38억 년 전에 지구에서 진화했습니다. 약 40억 년 전 초기 화성의 조건은 지구와 매우 유사했습니다. 화성 표면에서 물의 안정성을 가능하게 하는 두꺼운 대기를 가지고 있었습니다. 실제로 화성의 조건이 지구의 조건과 비슷하다면 화성에서 미세한 생명체가 진화했을 가능성이 실제로 있습니다.

둘째, 화성은 인간이 장기적으로 방문하거나 거주할 수 있는 유일한 행성이다. 금성과 수성은 극단적인 온도를 가지고 있습니다. 평균 온도는 섭씨 400도 이상이거나 오븐보다 더 뜨겁습니다. 목성으로 시작하는 외부 태양계의 모든 행성은 규산염이나 암석이 아닌 가스로 이루어져 있으며 매우 차갑습니다. 화성은 적도에서 섭씨 20도, 극지방에서 영하 125도 사이의 온도로 비교적 호의적입니다.



화성에서의 인내의 임무

Perseverance는 화성을 둘러싼 중요한 주제인 생명을 찾는 것과 그 행성에 대한 인간의 사명을 모두 다룹니다.

샘플 귀환 임무: 화성에 생명체가 있습니까?



인내는 화성에서 샘플을 다시 가져오는 다단계 프로젝트의 첫 번째 단계입니다. 전 세계의 정교한 실험실에서 반환된 암석 샘플에 대한 연구는 과거에 화성에 생명체가 존재했는지에 대한 결정적인 답을 제공할 수 있기를 바랍니다.

샘플 반품의 단계는 다음과 같습니다.

첫 번째 단계로 Perseverance는 43개의 시가 크기 튜브에서 암석과 토양 샘플을 수집합니다. 샘플을 수집하고 용기를 밀봉한 후 바닥에 둡니다.

두 번째 단계는 Mars Fetch Rover(European Space Agency 제공)가 다른 위치에서 모든 샘플을 착륙, 운전 및 수집하고 착륙선으로 돌아오는 것입니다.

그런 다음 Fetch Rover가 용기를 상승 차량으로 옮깁니다. Mars Ascent Vehicle은 Orbiter와 만난 후 Orbiter가 샘플을 지구로 다시 운반할 것입니다.

이 장기 프로젝트를 MSR 또는 Mars Sample Return이라고 합니다. MSR은 화성의 진화 역사에 대한 우리의 이해에 혁명을 일으킬 것입니다. MSR이 성공적으로 수행되면 화성에 미세한 생명체가 있었는지에 대한 합리적인 답을 얻을 수 있을 것입니다.

그러나 MSR에는 위험이 있습니다. Fetch Rover 또는 Mars Ascent Vehicle과 같은 구성 요소 중 하나가 실패하면 MSR은 실패합니다. 숨겨진 위험은 전략적입니다. MSR 비용으로 태양계의 다른 부분에 5-10개의 우주선 임무가 있을 수 있습니다. 따라서 MSR을 선택함으로써 NASA는 다른 임무를 수행할 수 있는 옵션을 배제합니다.

또한 설명| NASA의 Perseverance와 중국의 Tianwen-1과 함께, 화성 탐사의 폭풍우

화성에서 산소 생산: 중요한 요구 사항

화성에 대한 인간의 임무가 실현되기 위해서는 비용이 합리적이어야 합니다. 비용이 합리적이려면 화성에서 구할 수 있는 원자재를 사용하여 화성에서 산소를 제조할 수 있는 기술과 인프라가 있어야 합니다.

화성에서 산소를 제조하는 강력한 방법이 없다면 화성에 대한 인간의 임무는 매우 비싸고 비현실적일 것입니다. 화성에서 신뢰할 수 있는 산소 생산 계획이 없으면 화성에 상업용 운송 수단을 제공하려는 Elon Musk의 계획이 실패할 위험이 있습니다.

Perseverance는 대기 이산화탄소를 사용하여 약 10g의 산소를 생성하기 위해 300와트의 전력을 사용하는 MOXIE 또는 화성 산소 현장 자원 활용 실험 도구를 갖게 됩니다.

이 실험이 성공하면 MOXIE를 100배 확장하여 인간에게 매우 중요한 두 가지 요구 사항인 호흡을 위한 산소와 지구로의 여행을 위한 로켓 연료를 제공할 수 있습니다.

화성에서 지하수 찾기

Perseverance는 화성 지하 실험용 레이더 이미저(RIMFAX)를 운반할 것입니다. RIMFAX는 착륙 지점의 지하 구조에 대한 고해상도 매핑을 제공합니다. 이 장비는 또한 화성의 지하수를 찾을 것입니다. 이 물이 발견되면 인류의 임무나 화성에 인간 정착의 원인을 찾는 데 크게 도움이 될 것입니다.

화성에서 비행하는 헬리콥터 테스트

화성 헬리콥터는 정말 작은 드론입니다. 헬리콥터가 화성의 희박한 대기에서 비행할 수 있는지 여부를 테스트하는 기술 시연 실험입니다.

화성 대기의 밀도가 낮기 때문에 실제로 화성에서 헬리콥터나 항공기를 비행할 확률은 매우 낮습니다. 화성의 장거리 운송은 동력 상승 및 동력 하강을 위해 로켓 엔진에 의존하는 차량에 의존해야 합니다.

화성 탐사의 두 가지 이정표, 즉 화성에 대한 인간의 임무와 화성이 미시적 생명체를 품고 있었는지 또는 여전히 품고 있는지에 대한 결정적인 대답에서 우리는 아마도 10년 전일 것입니다. 인내는 두 질문에 대한 중요한 통찰력을 제공할 것으로 기대됩니다.

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