[우주] 화성 탐사선, 8번째 화성 땅 밟다 우주항공

mars0.jpg » 인사이트 착륙 소식이 전해지자 나사 제트추진연구소 직원들이 일제히 일어서 환호하고 있다. 나사 제공

나사 인사이트, 11월26일 안착

큐리오시티 이후 6년만의 착륙선

2년간 지진계측, 지열 탐지 활동

 
“고도 300m…200m…80m…60m…50m,  등속 37m…30m…20m…17m…착륙 대기…착륙 확인!”

 중계방송을 듣던 미국 캘리포니아 패서디나의 항공우주국(나사) 제트추진연구소(JPL) 직원들이 일제히 기립해 환호성을 질렀다.

 지난 5월5일 지구를 출발한 화성 착륙선 인사이트(InSight)가 206일간의 우주항해를 마치고 26일 오후 2시53분(미 동부시각, 한국시각 27일 오전 4시53분)에 지구로부터 1억4600만㎞ 거리의 화성 땅에 안착했다. 착륙 신호는 인사이트와 함께 보낸 두개의 큐브샛 마코(MarCO)가 보내왔다. 착륙 신호가 지구에 도착하기까지는 8분가량이 걸린다. 서류가방 크기의 이 큐브샛은 심우주 여행에 나선 최초의 큐브샛이다.

 롭 매닝 제트추진연구소 수석엔지니어는 “완벽한 착륙”이라며 “이는 우리 마음속에서 정말로 기대하고 상상했던 것”이라고 소감을 밝혔다. 총 비행거리 4억8470만㎞를 날아간 인사이트는 미 항공우주국의 우주탐사선 중 8번째 화성 착륙선이다. 2012년 큐리오시티 이후 6년 만에 화성 땅을 밟았다.

 화성 탐사 사상 처음으로 땅속 탐사에 나설 인사이트는 대기 진입에서부터 착륙까지 ‘공포의 7분’을 경험했다. 고도 125㎞의 화성 대기 최상층에 도착할 때의 초당 5.5㎞(시속 2만㎞) 속도를 급격히 줄이고 대기와의 마찰로 인한 섭씨 1500도의 열도 견뎌내야 했기 때문이다. 인사이트는 낙하산과 역추진 로켓, 방열판으로 이를 극복한 뒤 대기 진입 6분30초 뒤 시속 8.7㎞의 속도로 화성 지표면에 내려앉았다.

 

 mars1.jpg » 화성 땅에 내려앉는 인사이트 상상도.

 인사이트가 착륙한 곳은 화성 적도 바로 위의 엘리시움 평원이다. 동서로 130㎞, 남북으로 27㎞에 이르는 이 평원은 화성에서 가장 넓고 평평한 곳이다. 이곳을 착륙지로 선택한 건 외부의 환경 영향을 덜 받고 태양전지를 가동하기에 충분한 햇빛을 받을 수 있기 때문이다.

인사이트는 2020년 11월24일까지 2년간 이곳에서 활동하며 화성 형성의 비밀을 풀 단서들을 찾는다. 화성과 지구는 45억년 전 비슷한 시기에 형성됐다. 처음엔 둘 다 습하고 따뜻하고 대기층이 두꺼운 상태를 유지하다 30억~40억년 전부터 서로 다른 길을 걷기 시작했다.

mars12.jpg » 인사이트 착륙지점. 큐리오시티로부터 590km 떨어진 거리에 안착했다.

 인사이트의 핵심 활동은 세가지다. 첫째는 지진파 측정이다. 이를 통해 화성 내부 구조에 대한 단서를 찾아낼 예정이다. 과학자들은 규모 3.5 이상의 지진 활동 10~100개를 측정할 수 있을 것으로 기대한다. 이 지진계는 원자 크기보다 작은 진동까지도 감지할 수 있다. 화성이 지진학적으로 활동 상태에 있는지를 확인하는 것이 가장 중요한 임무다. 둘째는 땅속 5m 깊이까지 탐침을 박아 지열이 올라오는 속도와 변화를 측정하는 것이다. 지진 계측기는 프랑스가, 지열 탐지기는 독일이 제작했다. 셋째는 착륙선 안테나를 이용해 화성의 축이 얼마나 흔들리는지를 정밀하게 파악하는 것이다. 이는 화성 내핵의 크기가 얼마나 되는지, 용융 상태인지 고체인지를 판단하는 자료가 된다. 지구의 용융 핵은 자기장을 생성해 지구 생명체와 대기를 보호하지만, 화성은 언제부턴가 자기장과 대기의 대부분을 잃어버렸다. 이 때문에 온도가 급강하하고 강력한 방사선에 노출돼 있다.

mars2.jpg » 인사이트가 착륙소식을 전한 지 4분30초 후에 보내온 첫 사진. 착륙선 아래 장착한 카메라로 촬영했다. 암석이 없는 평지에 안착했음을 알 수 있다. 사진 속의 먼지는 렌드 덮개에 묻은 것이다.
 

인사이트는 착륙 4분30초 뒤에 첫 지표면 사진을 보내는 것으로 활동을 시작했다. 이어 착륙선과 탑재 장비에 전력을 공급할 두개의 태양광 패널 배치 작업에 들어갔다. 인사이트는 앞으로 길이 1.8m의 로봇팔을 이용해 지진 계측기와 지열 탐지기를 설치하는데 이 작업을 마치는 데는 2~3개월이 걸릴 것이라고 나사는 밝혔다.

 mars11.jpg » 인사이트의 로봇팔에 달린 카메라로 찍은 화성 표면. 착륙 후 5시간40분이 지나서 보내온 사진이다.

mars4.jpg » 로봇팔로 장비 배치를 끝낸 뒤의 모습 상상도. 왼쪽 돔 모양 장비가 지진계측기, 오른쪽에 있는 장비가 지열 탐지기다.

절반에 불과한 화성 탐사선 성공률


 화성 탐사는 1960년대 중반부터 시작됐다. 미국의 마리너 4호(Mariner 4)가 1965년 화성 가까이 날아가 화성 사진 21장을 보내온 것이 처음이었다. 화성에 처음 착륙한 1976년 나사의 바이킹 1, 2호였다. 위키피디아에 따르면 큐리오시티 이전까지 화성 착륙과 궤도 비행 등을 포함한 화성 탐사 미션의 성공률은 53%다. 55차례의 시도 중 26차례 성공했다. 이 가운데 화성에 착륙한 것은 7번 뿐이었다. 모두 나사의 탐사선이다. 지금까지 보낸 착륙선 9대 중 2016년 10월 유럽우주국의 스키아파렐리는 착륙 도중  추락했다. 현재 화성 땅에서는 나사의 탐사로봇 큐리오시티(Curiosity)가 유일하게 활동하고 있다. 궤도에서는 미국의 오디세이(Odyssey, 2001), 유럽의 마스 익스프레스(Mars Express, 2003), 미국의 화성정찰위성(Mars Reconnaissance Orbiter, 2006), 미국의 메이븐(Maven, 2014), 인도의 망갈라얀 궤도선(Mangalyaan orbiter, 2014), 유럽의 가스추적 궤도선(Trace Gas Orbiter, 2016)이 활동하고 있다.
 

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출처
https://mars.nasa.gov/news/8392/nasa-insight-lander-arrives-on-martian-surface/?site=insight

https://phys.org/news/2018-11-nasa-spacecraft-red-planet-six-month.html


https://www.nature.com/articles/d41586-018-07482-y
https://mars.nasa.gov/insight/
https://www.jpl.nasa.gov/news/news.php
https://www.scientificamerican.com/article/nasa-rsquo-s-insight-mars-lander-touches-down-next-week/
착륙지 설명
https://www.universetoday.com/140455/mars-insight-lands-on-november-26th-heres-where-its-going-to-touch-down/
화성과 지구의 비교
https://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?feature=7288&utm_source=iContact&utm_medium=email&utm_campaign=nasajpl&utm_content=insight-20181120-1
화성 탐사 약사
https://phys.org/news/2018-11-roman-god-war-mars-isnt.html
https://en.wikipedia.org/wiki/Exploration_of_Mars

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