화성 탐사선 비용

200년 전 망원경 시대에 사람들은 26개월마다 일어나는 '화성 충'이 일어나기 전까지는 화성의 표면만 볼 수 있었다. 탐지기 시대에는 과거 세대의 화성탐사선이 화성 표면에 올라 화성의 최신 데이터와 사진, 소리를 언제 어디서나 지구로 전송하고 있다.

지난 7월 NASA는 거의 3억 마일 떨어진 화성에 놀라운 차량을 보냈고 이름을 Perseverance로 명명했습니다. 6개월 반의 비행 끝에 Perseverance는 시속 12,100마일의 속도로 화성 대기권 가장자리에 도달하여 성공적으로 착륙했습니다.

'Perseverance'가 보낸 화성 표면의 고화질 컬러 이미지 | Visual China

이번 발사에 드는 총 비용은 건설, 발사 비용을 포함해 약 30억 달러입니다. , Perseverance의 착륙 및 운영 비용만 27억 달러에 달합니다. 이로써 Perseverance는 25억 달러 규모의 Curiosity 탐사선을 능가하고 인류 역사상 가장 비싼 화성 탐사선이 되었습니다.

퍼서비어런스의 착륙 지점은 이전 세대의 화성 탐사선보다 더 정확하고 지능적이다. 인류 역사상 최초의 화성 헬리콥터는 인류에게 새로운 시각을 열어준다. 화성을 관찰합니다. 더 중요한 것은 Perseverance가 시작한 '화성 샘플 반환' 프로그램은 사람들의 화성 생명체 탐사가 새로운 단계에 접어들었음을 의미합니다.

점점 더 정확해지는 착륙 지점

"착륙"은 화성에 착륙하는 모든 항공기가 거쳐야 하는 스릴 넘치는 첫 단계입니다.

인류는 1960년 이후 40회가 넘는 화성 탐사를 진행했지만 성공률은 이전 8회에 불과해 화성 착륙에 성공해 탐사 작업을 성공적으로 수행했다.

화성 착륙의 어려움은 주로 두 가지 측면에 있습니다. 첫째, 화성의 질량이 크기 때문에 착륙 가속도가 높아집니다. 이를 위해서는 탐사선이 화성에 진입할 때부터 더 나은 감속 능력이 필요합니다. 화성 대기에서는 탐사선이 화성과 통신할 수 없으며 착륙을 완료하려면 지구 통신이 필요합니다.

퍼서비어런스(Perseverance)의 무게는 1,025kg에 달하고 현재까지 화성탐사로봇 중 가장 무거운 만큼 착륙 시 속도를 늦추는 것이 더욱 어려울 전망이다. 이 문제를 해결하기 위해 Perseverance는 Curiosity와 동일한 "공중 크레인" 기술을 착륙에 사용했습니다.

착륙 마지막 단계에 들어서면 공중 크레인이 엔진을 가동해 일정 거리에 도달한 후 로버가 지면에 착지하게 된다. 그 임무는 나일론 로프와 케이블을 끊고 스스로 날아가 추락하는 것입니다.

인류 최초의 화성 탐사선인 소저너는 크기가 전자레인지만 했다. 패스파인더 착륙선에 실려 화성 표면에 착륙한 뒤 완충과 감속을 완료했다. 화성 착륙 막바지 무대 도중 에어백이 여러 차례 튕겨져 완충 효과를 얻었고, 마침내 화성 표면에 안전하게 머물렀다.

다음 화성 탐사선 스피릿과 오퍼튜니티는 무게가 200kg이 넘고 상대적으로 복잡한 장비를 탑재했으며 로켓 역추력과 에어백 튕김을 이용해 최종 감속을 완료했다.

이전 세대의 화성 탐사선에 비해 '공중 크레인' 기술을 사용하면 Curiosity와 Perseverance가 더욱 안전하고 안전한 방식으로 착륙할 수 있습니다.

그러나 화성 대기의 두께는 지구의 1%에 불과하고 중력도 1%에 불과하기 때문에 '공중 크레인'의 중요한 구성 요소를 지구에서 테스트하는 것은 쉽지 않습니다. 지구의 세 번째입니다. 화성의 착륙 환경을 지구에 시뮬레이션하는 것은 가능하지만, 시뮬레이션이 정확할수록 비용이 높아지는 것도 화성 탐사선 제작 비용이 점점 높아지는 이유 중 하나입니다.

2021 Perseverance와 2012 Curiosity 로버를 비교하면 둘 다 "공중 크레인" 기술을 사용하지만 Perseverance는 분명히 더 발전했습니다. Perseverance는 Curiosity와 같이 기계적 타이밍과 고정식 낙하산 분리 대신 지능형 식별 시스템을 사용하여 착륙 지점을 선택한 다음 낙하산을 분리합니다. 이를 통해 Perseverance의 자율 연착륙이 더욱 안전하고 스마트해지며 착륙 지점도 더욱 정확해집니다.

NASA는 지난 23일 퍼서비어런스 착륙 모듈과 화성 탐사선이 촬영한 착륙 영상을 공개해 그 유명한 '7분간의 공포' 착륙 과정을 국내 최초로 1인칭 시점으로 재현했다. 역사 이후 최초로 화성 착륙을 녹화한 영상입니다.

'Perseverance'의 착륙을 담은 1인칭 영상 | Visual China

화성에 착륙한 이전 탐사선에서는 대량의 원격 측정 데이터와 이미지가 전송되었지만 이전 발사에서는 어떤 탐지기도 착륙 과정에서 귀중한 이미지를 기록할 수 없었습니다. 이번에 전송된 화성 착륙 영상은 인류가 '7분간의 공포'를 더욱 이해하고 미래 착륙 기술을 향상시킬 수 있는 귀중한 경험을 제공한다.

다른 시각

화성 탐사선은 무서운 착륙 순간을 경험한 후 더 가까운 거리에서 붉은 행성을 '관찰'할 수 있었습니다.

현재 행성 탐지에는 궤도 탐지, 현장 탐지, 순찰 탐지의 세 가지 주요 방법이 있습니다.

서라운드 탐지는 주로 궤도에서 장거리 원격 탐사 탐지를 수행합니다. 현장 탐지는 착륙 탐지기를 사용하여 고정 범위 내에서 탐지를 수행합니다. 화성.

이 세 가지 탐지 방법에는 각각 한계가 있습니다. 주변 감지의 선명도는 제한되어 있으며 현장 감지 범위도 제한되어 있습니다. 순찰 감지가 더 유연하기는 하지만 로버의 보행 범위는 여전히 제한되어 있습니다. 화성 탐사선 오퍼튜니티(Opportunity)를 예로 들면, 14년간의 작업 동안 총 45km만 이동했는데, 이는 화성 둘레가 20,000km가 넘는 것에 비하면 미미한 수준입니다.

관측 딜레마로 인해 미국 제트추진연구소는 새로운 시도인 '화성 정찰 헬리콥터'를 출시했다.

인류 역사상 최초의 화성 헬리콥터 비주얼 중국

인류 역사상 최초의 화성 헬리콥터인 Ingenuity는 Perseverance를 따라 화성에 도착했습니다. 이 헬리콥터는 지구와 직접 통신할 수 없으며 Perseverance를 통해 정보를 전달해야 하므로 최대 비행 거리는 300에 불과합니다. 미터, 최대 통신 거리는 1km입니다.

현재의 화성 헬리콥터는 기능이 미숙해 보이지만, 이러한 획기적인 성과를 달성하기 위해 제트 추진 연구소의 과학자들은 특별한 화성 헬리콥터를 개발했습니다.

헬기의 비행 능력은 회전하는 동안 로터와 공기의 상호 작용에 의해 생성되는 양력에 따라 달라집니다. 화성 표면의 대기는 지구와 다릅니다. 헬리콥터의 구조는 지구상의 헬리콥터와 매우 다를 것입니다. 둘째, 화성의 중력 가속도는

초당 3.7미터에 불과하므로 같은 질량이라도 화성에서는 지구보다 더 적은 중력을 받게 됩니다.

화성 환경을 보다 현실적으로 시뮬레이션하려면 테스트 중에 시뮬레이션 장치가 먼저 내부 공기를 제거한 다음 동일한 가스를 주입해야 합니다. 장치 내부의 가스 밀도를 높이기 위해 화성 대기압과 기본적으로 화성 표면의 압력과 동일합니다. 화성에서 경험하는 중력을 시뮬레이션하기 위해 이 장치도 상단에 연결된 전동 슬링을 사용합니다.

당신이 똑똑하다면 자이로플레인이 첫 비행 중에 성공적으로 이륙하고 호버링한다면 프로그램 목표 중 90개 이상이 달성될 것입니다. 회전익기가 성공적으로 착륙하고 작동 가능한 상태를 유지하면 최대 4번의 추가 비행을 시도할 수 있으며 각 비행은 마지막 성공을 거칩니다.

화성 헬리콥터는 궤도를 도는 위성보다 해상도가 더 높으며 화성 탐사선보다 더 유연합니다. 현재 고고도 궤도선이나 지상 기반 탐사선에서는 볼 수 없는 각도에서 고화질 이미지와 관측 내용을 전송하여 향후 화성 탐사에 공중 차원을 추가할 것입니다.

수십 년 동안 다양한 화성 탐사선과 탐사선이 지구에서 층층이 테스트되고, 화성 대기에서 테스트되었으며, 다양한 차원에서 화성을 관찰하여 한 가지 사실을 확인했습니다. 화성에 생명체가 존재합니까, 아니면 존재했습니까?

이 수십 년간의 노력은 "물"을 찾는 것에서 시작되었습니다.

2004년 1월 스피릿과 오퍼튜니티는 차례로 구세프 분화구와 메리디아니 플래넘에 착륙했습니다. 화성.

2012년 8월, 큐리오시티는 화성 적도 근처의 게일 분화구에 성공적으로 착륙했습니다. 이 발견은 한때 우리에게 끝없는 희망을 안겨주었습니다.

큐리오시티는 사진 촬영, 화성에 구멍 뚫기 등 원격탐사 방법을 통해 화성 표면의 지형과 구성을 원격으로 탐지하고, 화성 샘플의 구성을 직접 채취해 분석했으며, 방향족인 티오펜(C4H4S)도 발견했다. 및 지방족 화합물 등 화성에 복잡한 유기물의 존재.

위의 탐지 결과는 유익한 것처럼 보이지만 이러한 초기 임무에서는 결정적인 생명체 징후를 발견하지 못했다고 NASA 행성 과학 부문 책임자인 로리 글레이즈(Lori Glaze)는 말했습니다. ”

결국 화성 탐사선의 장비가 아무리 발전해도 지구 실험실에서는 완전히 연구되지 않았습니다.

미국 항공우주국(NASA)과 유럽우주국(ESA)은 한발 더 나아가 '화성 샘플 귀환(MSR)' 임무 발사를 준비하고 있다. 이 계획은 2031년까지 화성에서 샘플을 채취하는 것을 목표로 하고 있습니다.

MSR 작업의 중심에는 2미터 길이의 로봇 팔 끝에 장착된 카메라, 분광기, 드릴링 장비로 구성된 터렛이 있습니다. 과학자들은 터렛을 사용하여 우주생물학적으로 관심 있는 물질을 식별하고 회수하여 최대 43개의 시험관에 적재한 다음 후속 임무에서 회수할 수 있도록 보관할 것입니다.

탐지 및 검색 기능을 구체적으로 구현하는 것은 유명한 탐정 '셜록 홈즈'의 이름을 딴 도구 SHERLOC입니다. SHERLOC은 Perseverance 로봇 팔의 앞쪽 끝에 설치되며 자외선 레이저 라만 분광계와 "Watson"이라는 별명을 가진 카메라가 포함되어 있습니다. 이 카메라는 함께 작동하여 화성 표면의 광물 구성, 유기 분자 및 생명체의 흔적을 정밀하게 감지할 수 있습니다.

화성에서 생명체의 흔적을 찾는 '셜록' | NASA

2026년 NASA는 샘플 회수 착륙선(SRL)을 발사할 예정이다. SRL은 고정 착륙선, ESA가 제공한 샘플 회수 차량(SFR) 및 높이가 3m 이하인 화성 상승 차량(MAV)으로 구성됩니다.

NASA의 화성 샘플 반환 임무 관리자인 브라이언 무어헤드는 MAV가 성공적으로 발사되어 화성 궤도에 진입하기 전에 춥고 먼지가 많은 화성의 환경에서 살아남아야 하기 때문에 “따라서 어려운 발사 시나리오입니다.”라고 말했습니다.

Tianwen-1의 수석 설계자인 Jia Yang은 Geek Park에게 샘플 회수의 착륙도 매우 어렵다고 말했습니다. 화성만큼 멀리 떨어진 곳으로 다시 운반하는 것은 쉽지 않습니다.”

현재 화성 샘플 반환 임무는 아직 개념 단계에 있으며 프로젝트는 공식적으로 예산에 포함되지 않았습니다. NASA 또는 ESA의.

그러나 아무리 어려운 일이라도 반드시 이겨내기 마련이다. 망원경으로 화성을 멀리서 관찰하는 사람들이 화성 표면에 착륙해 가까이서 관찰한다는 것은 상상도 할 수 없는 일이다. 샘플을 돌려받는 것이 아무리 어려워도 기술의 발전으로 극복될 것이다. '인내'라는 이름에 담긴 희망처럼, 끊임없는 연구개발과 테스트, 반복을 통해 10년, 20년, 10년 후 화성에 대한 인류의 이해는 반드시 또 한 단계 도약할 것입니다.