mecㆍviewer v1.4 :: 6차_18.12.7_화성 굴착기 - NASA의 InSight 미션

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화성 굴착기

의

미션

화성 굴착기

의

미

화성 굴착기

의

화성 굴착기

의

NASA

InSight

NASA

InSight

NASA

InSigh

NASA

InSig

–

작성 한국항공우주연구원 김은혁 선임연구원

(

)

화성은 태양으로부터 약 1.5AU1) 거리에 놓여 있으며 지구 시계 기준으로 약 년

의 주기로 태양을 공전한다

지구에서 관측하면 화성은 붉은색을 갖으며 예로부터

서양 기준

전생의 신으로 알려져 왔다 화성의 자전주기 즉 화성에서 하루의 길이

(

)

는 지구와 매우 비슷하다 약

시간

분

화성의 반경은 지구의 약

정도이고

(

53%

질량은

부피는

수준이다

평균밀도는 지구에 비해 상당히 작아서 달

10%,

15%

과 비슷하다 그림

참조

(Moon)

(

화성의 대기 구성 성분은 지구와

매우 다르다 먼저 화성의 대기압은

지구의 약

이내로서 액체 상태의

물이 존재할 수 없다 대기 원소의

이상은 이산화탄소이며 약간

95%

의 아르곤 질소 산소 탄소 원자로

구성되어 있다 다시 말하면 당장은

우리가 알고 있는 생명체가 살 수

없는 환경이다.

화성의 내부 구조를 직접적인 방

법으로 연구한 적은 없다 다만 유추하기로 지구와 유사할

지구는 내핵 외핵 맨

–

틀 그리고 지각으로 구성되어 있음

것으로 예측하고 있다 제일 안쪽에 주로 철과

–

니켈로 이루어진 금속핵 반경

이 있고 바깥은 실리케이트 맨틀이 있으며

(

~1,800km)

표면에 약

정도의 두께를 갖는 지각이 있다고 생각하고 있다

50km

잘 알려져 있지만 태양계 개 행성

년 이전 개였으나 가장 질량이 작고 크

2006

–

기도 작은 행성이었던 명왕성이 행성 지위에서 강등된 이후 현재까지 개의 행성이

있음

중에서 지구에 가장 가까운 것은 금성이다 그러나 금성의 대기는 두꺼운 이

–

산화탄소로 뒤덥혀 있어서 표면 온도가 섭씨 약

도에 달하기에 생명체 존재를 기

400

대하기가 어렵다 반면에 화성은 비록 현재에는 생명체 존재 가능성이 현저히 낮지만

1) 천문단위

의 약자로서 태양으로부터 평균적인 지구까지의 거리를 의미하며 약 억 천만 킬로미터임

(Astronomical Unit)

그림

지구와 화성의 겉모습 및 크기 비교

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과거에 생명체 존재 가능성은 여전히 기대되는 곳이다 특히 물이 흘렀을 것으로 예

측되는 흔적들

어떤 것은 미국의 ‘

–

그랜드 캐년

보다 훨씬 큰 규모이다

이 관측되

’

–

었고 최근에는 계절에 따라 실제로 액체가 흐르고 있다는 것이 관측되기도 하였다.

그래서 일부 학자들은 과거 수십억 년 전에 화성은 현재 지구와 유사한 환경이었고

당연히 생명체도 존재했을 것이라고 생각하고 있다.

화성 탐사의 역사는

년으로 거슬러 올라간다 구소련의 첫 시도

은

1960

(1M No.1)

실패해지만 이 후

년 미국은

호로 처음으로 화성탐사에 성공했다 물

1964

Mariner 4

(

론 이때의 탐사는 화성 주위를 지나가는 소위

임무였음

이 후 성공과 실패

Fly-By

가 반복되었고 궤도선 뿐만 아니라 착륙선 및 로버 탐사 역시 병행되었다 최초의 착

륙 시도는

년 구소련의

실패 였으며 미국은

년

호

1971

Mars 2 lander (

)

1973

Viking 1

를 성공적으로 화성 표면에 착륙시켰다 이 후의 화성 탐사는 다른 모든 우주탐사와

마찬가지로 미국에 의해서 주도되고 있으며 현재

기의 궤도선

기의 착륙선

, 1

그리고 기의 로버

가 운영 중이며 로버

의 경우 일

(InSight),

(Curiosity)

Opportunity

시 작동 중지 상태이다.

그간의 다양한 탐사를 통해 인류는 화성의 대기 표면 그리고 물 존재 가능성 등을

종합적으로 연구하였다 이를 통해 미국을 필두로 화성에 인간을 보내서 거주 가능성

을 확인하고 향 후 지구의 대안으로서 화성 개발을 목표로 각종 우주 개발 계획이 준

비 중이다 다만 앞서 언급한 화성 내부의 모습에 대한 자세한 연구는 수행되지 못하

였다 당연하지만 내부를 조사하기 위해서는 최소 지진계를 설치하여 예상되는 지진

신호를 검출하거나 직접 화성 내부의 물질을 조사하는 등의 방식이 필요하다 사실

지구의 경우에도 인류는 아직 매우 깊은 곳까지 직접 탐사한 적이 없다 그 이유는

지구 내부로 뚫고 들어가는 것이 너무나 어려운 일이기 때문이다 지구 이외의 천체

예를 들어 달의 경우에도 아폴로 우주인들이 약

깊이로 달 내부에 탐침봉을 설

치하고 온도 변화 등을 조사한 사례가 있다.

화성 탐사선

는 이와 같이 매우 어려운 임무를 수행하기 위해서 계획되고

InSight

발사된 화성 착륙선이다

의 전체 미션 이름은

. InSight

Interior Exploration using

로서 지진계를 설치해 화성 지

Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport

진을 탐사하고 화성 내부 열전달 상황을 모니터링하기 위한 탐침봉을 화성 내부에 설

치할 예정이다

의 형태와 각종 탐사 장비의 전개 모습은

그림

에 잘 설

. InSight

명되어 있다.

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그림

화성착륙선

와 각종 탐사 장비의 전개 모습

제공

InSight

(NASA/JPL-Caltech

)

는

년 월 일 미국 캘리포니아주의 반덴버그 공군기지 내 발사대에서

InSight

2018

로켓으로 발사되었고 약

여 일 동안 우주 비행을 한 이후 화성에 도착

Atlas-V

200

하였고

년

월

일 화성의

북위

도 동경

도

지역

2018

Elysium Planitia (

4.5

135

)

에 착륙하였다

가 지구를 출발하여 화성에 도착하는 궤적이

그림

에 표

. InSight

시되었다

착륙지점의 지형 특성은

그림

에 자세히 설명되었고 착륙 지

. InSight

점의 화성 표면에서의 위치는

그림

에 다른 화성 착륙 임무와 함께 표시하였다

그림

착륙 지점의 지형 모습

4> InSight

그림

의 배행 궤적 사진

3> InSight

(

출처: NASA. Press Kit)

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의 착륙 지점은 현재 왕성하게 화성 표면에서 탐사 활동을 수행하고 있는

InSight

로버

의 활동 지역 근처로서 착륙지 선정 시 고려된 사항은

태양빛을 충

Curiosity

분히 받을 수 있는 적도 지역

착륙이 용이하며 주변에 착륙을 방해하는 지형이

, 2)

없는 곳

토양 성분이 부드러워서 탐침봉이 효과적으로 투과될 수 있는 곳이다

, 3)

계획상

는 현 착륙지점에서 최소 약 년간 임무를 수행할 것으로 기대되며 특

InSight

별한 문제가 발생되지 않고 각종 기기들이 정상 작동을 하는 경우 임무 기간은 연장

될 것이다.

는 화성 착륙 직전 함께 지구를 출발한 소형 큐브샛

InSight

MarCO (Mars Cube

기를 화성 궤도에 진입시켰다

는 각각이 보통의 서류 가방 정도의 크

One) 2

. MarCO

기이며

약

의 중량을 갖는다

우주 탐사의 역사 관점에서

(30x20x10cm)

13.5kg

는 특별한 의미를 갖는다 현재 지구 근처 궤도에는 많은 수의 소형 큐브샛이

MarCO

개발되고 발사되어 운영 중이다 다만 큐브샛은 그 크기가 매우 작기에 제한된 임무

만을 수행하게 되며 지구 궤도 이외에서 그 효용성이 검증되지 않았다

는 지

. MarCO

구외 다른 천체에서 처음으로 임무를 수행하는 큐브샛이라는 역사적인 의미를 갖는

다

각각

로 불리움 의 주요 임무는

의 착륙시의 과정을 지구에

. MarCO (

A, B

)

InSight

전송하는 것이며 그림

참조

이에 더하여 이와 같은 소형 큐브샛을 이용한 통신

(

)

및 항행이 행성 탐사에서 가능할까를 검토하고 확인하는 것이다.

그림

의 착륙지점이 다른 화성 착륙미션과 함께 표시됨

제공

5> InSight

(NASA/JPL-Caltech

)

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그림

의 화성 착륙시

와

사이의 통신과 지구와의 통신을 나타냄

6> InSight

InSight

MarCO

제공

(NASA/JPL-Caltech

)

화성 내부구조 탐사를 위해 임무를 수행하기 위해

에는 다양한 과학기기가

InSight

탑재되었으며 향 후 년 이상의 활동을 통해서 그간 감추어진 화성 내부의 모습을 우

리에게 알려줄 것으로 기대한다.

화성착륙선

의 탑재체

화성착륙선

의 탑재

화성착륙선

의 탑

화성착륙선

의

InSight

InSigh

InSig

InSi

SEIS (Seismic Experiment for Interior Structure)

프랑스우주청

책임하에 개발된 과학탑재체로서 화성의 내부구조 연구의 목적으로 화성

(CNES)

에서 발생하는 지진을 측정함 내부 지진과 더불어 운석 충돌에 의한 지진등 다양한 형태의 지

진 현상을 연구할 목적임 최대

까지의 지진 측정을 목적으로 함

에는

대학

50Hz

. SEIS

UCLA

개발의 자기장측정기가 포함되었음.

HP3 (Heat Flow and Physical Properties Package)

독일우주청

에서 개발한 자체 힘으로 화성 내부에 침투하여 열전달 현상을 연구하는 탐침

(DLR)

봉으로 최대

까지 화성 내부 조사 가능함

RISE (Rotation and Interior Structure Experiment)

미국

이 개발한 과학탑재체로서 화성 내부구조 연구를 위해서 화성의 자전에 관한 정밀 측

JPL

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정을 목적으로 함 이 때 사용되는 것은

자료로서 최대

의 정밀도를 갖음

X-band tracking

2cm

TWINS (Temperature and Winds for InSight)

스페인의

가 개발한 착륙지 주변의 기상 상태 모니터링 시스템

Centro de Astrobiologia

LaRRI (Laser RetroReflector for InSight)

이태리우주청이 개발한 레이저를 이용한 정밀거리 측정기

IDA (Instrument Deployment Arm)

길이 약

의 로보팔로서

와

2.4m

SEIS

HP3를 전개하는 데 사용됨

IDC (Instrument Deployment Camera)

에 설치된 약

도의 시야각으로 갖는 컬러 사진기로 착륙지 주변의 스테레오 영상 촬영이

IDA

가능함

ICC (Instrument Context Camera)

착륙선의 아래쪽에 장착된 시약각 약

도를 갖는 컬러 사진기로서 주요 탑재체 전개시 넓은

120

영역의 영상을 제공함

이 글은 아래의 누리집과 자료에 기반하여 작성되었다.

※

InSight  Mission:  Wikipedia,  the  free  encyclopedia
Mars  InSight  Launch  Press  Kit,  May  2018,  NASA
MarCO:  Planetary  CubeSats  Become  Real,  Van  Kane,  July  8,  2015

본 글에 사용된 사진 정보에 관한 라이센스 정보

※

모든 사진 정보는

누리집에서 내려 받은 것으로 아래의 사이트를 참고하기 바람

Wikipedia

( https://en.wikipedia.org/wiki/InSight , https://en.wikipedia.org/wiki/Mars )

그림

에서 자유롭게 사용가능한 라이센스

1> Public Domain

그림

출처

: NASA/JPL-CalTech

그림

출처

: Mars InSight Launch Press Kit, May 2018, NASA

그림

4> GNU Free Documentation License

그림

출처

: NASA/JPL-CalTech

그림

출처

: NASA/JPL-CalTech