우주 여행이라고 하면 보통 달이나 화성을 떠올리는 사람들이 많을 것입니다. 달은 인류가 이미 방문한 곳이지만, 화성은 아직 우리가 직접 밟아본 적은 없습니다. 하지만 화성은 우리에게 매력적인 행성이기도 합니다. 왜냐하면 화성은 과거에는 물이 존재하고, 생명체가 살았을 가능성이 있는 행성이기 때문입니다. 그래서 우리는 화성을 탐사하기 위해 여러 가지 방법을 시도해 왔습니다. 그 중에서 가장 효과적이고 성공적인 방법은 바로 화성 탐사 로버들입니다. 이 글에서는 화성 탐사 로버들에 대해 알아보겠습니다.
화성 탐사 로버들: 황량한 행성의 수수께끼를 풀다!
목차
우주 여행의 역사 - 화성 탐사 로버들
화성 사진
화성은 태양계에서 지구에 가장 가까운 행성이자, 인류가 탐사하고자 하는 가장 큰 관심 대상 중 하나입니다. 화성은 과거에는 물이 존재하고, 생명이 살았을 가능성이 있는 행성이었으나, 지금은 건조하고 냉랭한 사막 행성으로 변해버렸습니다. 그렇다면 화성은 어떻게 변화했을까요? 화성에는 생명의 흔적이 남아 있을까요? 이러한 질문에 답하기 위해 인류는 우주선과 로봇을 화성으로 보내어 다양한 탐사를 수행해왔습니다.
화성 탐사 로버들: 황량한 행성의 수수께끼를 풀다!
화성 탐사 로버들
화성 탐사 로버들의 중요성
화성 탐사 로버들은 인류가 우주를 이해하고 탐구하는 데에 크게 기여하고 있습니다. 화성 탐사 로버들은 지구와 비슷한 점과 다른 점을 비교하면서, 우리 행성의 과거와 현재, 그리고 미래를 예측하는 데에 도움이 됩니다. 또한 화성 탐사 로버들은 인류가 우주를 이해하고 탐구하는 데에 크게 기여하고 있습니다. 화성 탐사 로버들은 지구와 비슷한 점과 다른 점을 비교하면서, 우리 행성의 과거와 현재, 그리고 미래를 예측하는 데에 도움이 됩니다. 또한, 화성 탐사 로버들은 우주에서 생명이 존재할 수 있는 조건과 흔적을 찾아내어, 인류의 궁극적인 질문인 '우리는 혼자인가?'에 대한 답을 찾는 데에 기여하고 있습니다. 화성 탐사 로버들은 인류의 우주 탐험의 역사와 미래를 쓰고 있는 중요한 존재들입니다.
화성 탐사 로버란?
화성 탐사 로버는 화성의 표면에 착륙하여, 카메라와 센서, 드릴 등의 장비를 이용하여 화성의 지형과 기후, 암석과 토양, 대기 등을 조사하는 자동차 크기의 로봇입니다.
화성 탐사 로버는 지구와의 통신을 통해 명령을 받고, 데이터와 사진을 보내줍니다. 또한 자율주행 기능을 갖추어서 장애물을 피하거나 적절한 탐사 지점을 찾아갈 수 있습니다.
화성 탐사 로버는 카메라, 레이저, 드릴, 스펙트로미터 등 다양한 센서와 기기를 탑재하고 있어, 화성의 지형, 지질, 기후, 대기 등을 관측하고 분석할 수 있습니다. 또한, 화성의 암석과 토양에서 생명체의 흔적을 찾기 위해 시료를 채취하고 검사하는 기능도 갖추고 있습니다.
화성 탐사 로버는 지구와의 통신을 위해 위성과 무선 신호를 사용하며, 태양광 패널이나 원자력 발전기로 전력을 공급받습니다.
화성 탐사의 역사
인류가 화성에 보낸 첫 번째 우주선은 1960년대에 소련이 발사한 '마르스 1호’였습니다. 하지만 이 우주선은 화성에 도달하기 전에 연락이 끊겼습니다. 그 후에도 여러 나라가 화성을 탐사하기 위해 우주선을 보냈지만, 성공적으로 착륙한 우주선은 많지 않았습니다. 1971년에는 소련의 '마르스 3호’가 화성에 착륙했으나, 20초 후에 연락이 끊겼습니다. 1976년에는 미국의 '바이킹 1호’와 '바이킹 2호’가 화성에 착륙하여 대기와 토양을 분석하고 사진을 전송했습니다. 이 우주선들은 생명체의 존재 여부를 확인하기 위해 실험을 수행했으나, 명확한 결과를 얻지 못했습니다.
화성 탐사 로버들의 역사 - 미국
화성 탐사 로버들은 1997년부터 현재까지 총 5대가 화성에 착륙하였습니다. 이들은 각각 다른 목표와 기능을 가지고 있으며, 서로 협력하거나 경쟁하기도 합니다. 이제부터 각각의 화성 탐사 로버들에 대해 알아보겠습니다.
소저너 (Sojourner) - 1997년
소저너는 인류 최초의 화성 탐사 로버로, 1997년 7월 4일에 화성에 착륙하였습니다. 소저너는 미국의 독립기념일에 맞춰서 착륙한 것으로, 이름도 '여행자'라는 뜻입니다. 소저너는 전동칫솔 크기의 카메라와 알파 프로튼 분광계 (APXS)라는 장비를 가지고 있었습니다. 카메라로는 주변의 모습을 촬영하고, APXS로는 암석과 토양의 원소 구성을 분석하였습니다. 소저너는 예상보다 오래 작동하여, 83일 동안 100여 개의 암석과 토양 시료를 조사하고, 550장의 사진을 보내주었습니다. 소저너호는 1997년 9월 27일에 연락이 두절되었으며, 그 원인은 알려지지 않았습니다. 소저너는 무게 10.5 kg 의 크기가 작고 기능이 제한적이었지만, 화성 탐사의 새로운 가능성을 열었습니다.
스피릿과 오퍼튜니티는 쌍둥이 형제처럼 같은 디자인과 기능을 가진 무게 185 kg 의 화성 탐사 로버들입니다. 이들은 2003년에 발사되어, 2004년 1월에 각각 화성의 다른 지점에 착륙하였습니다. 스피릿은 화성의 적도 근처에 있는 구스 크레이터 (Gusev Crater)에, 오퍼튜니티는 화성의 반대편에 있는 메리디아니 평원 (Meridiani Planum)에 착륙하였습니다. 이들은 카메라, 스펙트럼 분석기, 자기장 측정기, 미세현미경, 드릴 등의 장비를 가지고 있었습니다. 이들은 화성의 고대 환경과 물의 존재 여부, 화성암의 특성 등을 조사하였습니다. 스피릿과 오퍼튜니티는 원래 90일 동안 작동할 예정이었지만, 훨씬 더 오래 활동하였습니다. 스피릿은 2010년 3월에 모래에 갇혀서 연락이 끊겼고, 오퍼튜니티는 2018년 6월에 화성에서 발생한 폭풍으로 인해 연락이 끊겼습니다. 이들은 각각 7년 3개월과 14년 8개월 동안 활동하였으며, 수천장의 사진과 수백개의 암석과 토양 시료를 조사하였습니다. 또한, 화성의 풍경과 하늘, 모래폭풍 등을 담은 아름다운 사진들을 보내어 인류에게 화성의 모습을 보여주었습니다.
큐리오시티는 무게 900 kg 이고 현재까지 가장 크고 복잡한 화성 탐사 로버입니다. 큐리오시티는 2011년에 발사되어, 2012년 8월 6일에 화성에 착륙하였습니다. 큐리오시티는 화성의 적도 근처에 있는 게일 크레이터 (Gale Crater)에 착륙하였으며, 이곳은 과거에 호수가 있었던 것으로 추정됩니다. 큐리오시티는 카메라, 스펙트럼 분석기, 자기장 측정기, 미세현미경, 드릴 뿐만 아니라, 화성 대기에서 산소를 추출하는 실험장치와 화성암을 가열하여 기체를 분석하는 실험장치도 가지고 있습니다. 큐리오시티는 화성의 고대 환경과 생명체 존재 가능성, 기후 변화 등을 조사하고 있습니다. 큐리오시티는 현재까지 9년 동안 활동하고 있으며, 약 24km를 이동하고, 수백장의 사진과 수십개의 암석과 토양 시료를 조사하였습니다. 큐리오시티는 화성의 대기에서 메탄 가스를 검출하고, 탄소와 수소, 산소 등 생명에 필요한 원소들을 포함하는 유기물을 발견하며, 화성의 생명학적 가능성에 대한 흥미로운 단서들을 제공하고 있습니다.
퍼서비어런스는 최근에 화성에 착륙한 무게 1025 kg 의 최신형 화성 탐사 로버입니다. 퍼서비어런스는 2020년 7월에 발사되어, 2021년 2월 18일에 화성에 착륙하였습니다. 퍼서비어런스는 예제로 크레이터 (Jezero Crater)에 착륙하였으며, 이곳은 과거에 강물이 흘러들던 호수로 추정되는 곳입니다. 퍼서비어런스는 큐리오시티와 비슷한 디자인과 기능을 가지고 있지만, 몇 가지 차이점이 있습니다. 예를 들어, 퍼서비어런스는 화성암을 가열하여 기체를 분석하는 실험장치 대신, 화성암을 채취하고 보관하는 장치를 가지고 있습니다. 이 장치는 나중에 다른 우주선이 화성암을 회수할 수 있도록 준비하는 것입니다. 또한, 퍼서비어런스는 화성의 소리를 녹음할 수 있는 마이크와, 화성의 날씨를 측정할 수 있는 센서도 가지고 있습니다. 그리고 가장 특별한 것은, 퍼서비어런스가 작은 헬리콥터인 잉규니티 (Ingenuity) 를 함께 운반하고 있다는 것입니다. 잉규니티는 인류 최초의 화성 비행체로, 화성의 대기에서 날아다니며, 퍼서비어런스의 탐사를 돕습니다. 퍼서비어런스는 현재까지 1년 7개월 동안 활동하고 있으며, 약 5km를 이동하고, 수십장의 사진과 수개의 암석과 토양 시료를 조사하였습니다.
화성 탐사 로버들은 지난 20여 년 동안 화성의 다양한 모습과 비밀을 우리에게 보여주었습니다. 그 중에서 몇 가지 주요한 발견들을 소개하겠습니다.
화성에는 과거에 물이 존재했다.
스피릿과 오퍼튜니티는 화성의 암석과 토양에서 헤마타이트 (hematite) 와 고산화마그네슘 (magnesium sulfate) 등의 물에 의해 생성된 미네랄을 발견하였습니다 . 이들은 또한 화성의 지형에서 유역 (drainage basin) 과 델타 (delta) 와 같은 물이 흐르고 모여드는 형태를 관찰하였습니다 . 큐리오시티와 퍼서비어런스는 각각 게일 크레이터와 예제로 크레이터에서 점토 (clay) 와 석회암 (limestone) 등의 물에 의해 생성되거나 변형된 암석을 발견하였습니다 . 이들은 또한 화성의 고대 호수에서 산소가 풍부했을 것이라는 증거도 찾았습니다. 이러한 발견들은 화성에는 과거에 물이 존재하고, 생명체가 살았을 가능성이 있는 환경이었다는 것을 보여줍니다.
화성은 활동적인 행성이다.
화성 탐사 로버들은 화성의 표면과 대기에서 여러 가지 변화를 관찰하였습니다. 예를 들어, 스피릿과 오퍼튜니티는 화성의 표면에서 먼지 악마 (dust devil) 와 모래 폭풍 (sand storm) 을 촬영하였습니다 . 이들은 또한 화성의 낮과 밤, 계절에 따른 온도와 기압의 변화를 측정하였습니다. 큐리오시티와 퍼서비어런스는 화성의 표면에서 메탄 (methane) 과 같은 유기화합물을 검출하였습니다 . 메탄은 생물학적 또는 지질학적 과정에 의해 생성될 수 있으며, 화성에서 어떻게 생성되고 사라지는지에 대한 연구가 진행되고 있습니다. 잉규니티는 화성의 대기에서 날아다니며, 화성의 지형과 기후를 새로운 각도에서 관찰하고 있습니다. 이러한 발견들은 화성이 고정된 행성이 아니라, 지속적으로 변화하는 행성이라는 것을 보여줍니다.
진입 캡슐은 열 방패를 이용하여 대기 마찰로 인한 과열을 방지하고, 낙하산을 펼쳐서 속도를 줄입니다.
진입 캡슐의 아랫부분에서 로버를 덮고 있던 열 방패는 낙하산 전개 후 20초 뒤에 떨어져 나가고, 화성 대기에 노출된 퍼서비어런스는 레이더를 직접 가동해 지상과의 거리를 판단하고 '지형 비교 항법' (Terrain-Relative Navigation)을 가동해 주변 지형과 미리 입력된 지도를 비교하며 안전한 착륙지를 찾습니다.
착륙지점에 접근할 때, 진입 캡슐은 낙하산을 분리하고, 로버와 함께 하강 장치로 이동합니다.
하강 장치는 로켓 추진기를 이용하여 속도를 조절하고, 스카이 크레인 (Sky Crane)이라는 장치로 로버를 지상으로 내려줍니다.
로버가 지상에 닿으면, 스카이 크레인은 로프를 끊고, 하강 장치는 안전한 거리로 이동하여 폭발합니다.
로버는 자체 배터리나 원자력 전지로 전원을 공급받으며, 카메라와 센서, 드릴 등의 장비를 이용하여 화성의 지형과 기후, 암석과 토양, 대기 등을 조사합니다.
로버는 지구와의 통신을 위해 궤도 위성이나 직접 안테나를 사용합니다.
나라별 화성 탐사 현황
중국
2020년 7월 23일에 화성 궤도 및 착륙 탐사선인 톈원-1호 (Tianwen-1)를 발사하였으며, 2021년 5월 14일에 화성 표면에 착륙선과 로버를 성공적으로 내려놓았습니다. 톈원-1호의 로버는 '주린 (Zhurong)'이라는 이름을 가지고 있으며, 화성의 지형과 기후, 암석과 토양, 자기장 등을 조사할 예정입니다.
2016년 3월 14일에 화성 궤도 및 착륙 탐사선인 엑소마스 (ExoMars)를 발사하였으나, 착륙선은 화성 표면에 충돌하였습니다. 엑소마스의 궤도선은 '트레이스 가스 오비터 (Trace Gas Orbiter)'라는 이름을 가지고 있으며, 화성의 대기에서 메탄과 같은 유기화합물을 검출하고 있습니다.
로버의 크기와 기능, 발사 시간대와 착륙 지점, 탐사 기간과 목표 등이 비용에 영향을 줄 수 있습니다.
화성 탐사 로버들은 단독으로 운영되는 것이 아니라, 궤도 위성이나 지구와의 통신 장비, 표본 회수 우주선 등과 함께 복합적인 시스템을 구성하므로, 이들의 비용도 고려해야 합니다.
미국의 화성 탐사 로버들의 비용
1997년에 화성에 착륙한 최초의 로버인 소저너호 (Sojourner)는 약 2억5천만달러
2003년에 화성에 착륙한 스피릿과 오퍼튜니티 (Spirit and Opportunity)는 각각 약 4억달러
2011년에 발사된 큐리오시티 (Curiosity)는 약 25억달러
2020년에 발사된 퍼서비어런스 (Perseverance)는 약 27억달러
이들의 비용은 로버 자체의 제작비와 발사비, 운영비 등을 모두 포함한 것입니다.
다른 나라의 화성 탐사 로버들의 비용
인도가 2013년에 발사한 화성 궤도 탐사선인 망갈리안 (Mangalyaan)은 약 7천4백만달러
중국이 2020년에 발사한 화성 궤도 및 착륙 탐사선인 톈원-1호 (Tianwen-1)는 약 2억달러
이들은 로버가 아니라 궤도 위성이나 착륙선을 주로 사용하였으며, 로버의 크기와 기능도 미국의 로버보다 작고 단순합니다.
화성 탐사 로버들의 비용이 높은 이유
화성 탐사는 매우 어려운 작업으로, 지구와 화성 간의 거리와 속도, 화성의 대기와 지형, 화성의 날씨와 기후 등을 정확하게 계산하고 조절해야 합니다.
화성 탐사는 매우 혁신적인 기술을 요구합니다. 예를 들어, 큐리오시티와 퍼서비어런스는 스카이 크레인 (Sky Crane)이라는 장치로 화성 표면에 부드럽게 착륙하였으며, 퍼서비어런스는 잉규니티 (Ingenuity)라는 헬리콥터를 함께 운반하여 화성 대기에서 날아다니는 실험을 하였습니다.
화성 탐사는 매우 오랜 기간을 요구합니다. 예를 들어, 큐리오시티는 9년 동안, 퍼서비어런스는 10년 이상 화성에서 활동할 예정입니다. 이들은 지속적으로 지구와의 통신과 데이터 전송, 장비의 유지보수 등을 수행해야 합니다.
결론
화성 탐사 로버들은 우리에게 화성의 과거와 현재, 그리고 미래에 대해 많은 것을 알려주었습니다. 이들은 우리의 호기심과 탐험심을 자극하고, 우리의 상상력과 창의력을 발휘하게 하였습니다. 이들은 또한 우리의 과학과 기술을 발전시키고, 우리의 문화와 예술을 영감주었습니다. 화성 탐사 로버들은 인류의 우주 여행의 역사와 미래를 만들어가는 중요한 역할을 하고 있습니다. 우리는 그들의 성과와 도전에 감사하고, 그들의 모험에 동참하며, 그들의 꿈에 공감합니다. 우리는 함께 화성을 탐사하고, 함께 우주를 여행합니다. 😊
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