화성탐사 1편) NASA 화성탐사로버는 화성에 어떻게 착륙하는가?

 

 

지난 7월 29일 4시 50분, 나사는 화성으로 7번째 로켓을 발사했습니다.

여기에는 퍼서비어런스(Perseverance, 인내) 탐사 로봇이 탑승한 상태입니다.

 

오늘은, 이 퍼서비어런스 탐사 로버가 앞으로 화성에 어떻게 착륙할지 알아보겠습니다.

 

 

 

 

 

참고로 이 친구는 위처럼 생겼습니다. 특이한 점은 인지뉴어티라는 드론을 내장하고 있는 점입니다.

 

드론에 대해서는 다음 시간에 알아보도록 하고, 선배 로버, 큐리오시티의 사례부터 알아보겟습니다.

 

 

 

큐리오시티는 2012년에 화성에 착륙했습니다.

현재까지도 활동중인 큐리오시티 화성탐사로버는 착륙과정에서 많은 어려움을 겪었습니다.

 

그 이유는 큐리오시티의 무게만 해도 899 Kg 이었기 때문이었죠.

 

로버가 너무 무겁다보니 기존에 사용하던 '에어백으로 꽁꽁싸맨 택배 떨구기' 방식을 사용할 수 없었고, 나사는 다른 방법을 고민하게 되었습니다.

 

 

사진에서 확인할 수 있듯이, 큐리오시티는 에어백으로 몸체를 감싸지 않고, 기다란 다리를 먼저 내밀어 서스펜션 역할을 하도록 장치를 추가했습니다. 이 시스템은 일명 '스카이 크레인' 이라 불리는데, 다음과 같은 절차로 진행되었습니다.

 

 

1) 안정된 위치에 도달하면 탐사우주선의 속도를 줄입니다.

2) 탐사우주선이 강철 밧줄로 큐리오시티를 20m 내립니다.

3) 단단한 바닥이 확인되면 큐리오시티는 다리를 뻗어 착륙할 준비를 합니다.

4) 착륙되기 2초 전, 불꽃 폭죽을 터뜨려 강철 밧줄을 잘라 로버를 착륙시킵니다.

 

 

 

(출처: Curiosity's Seven Minutes of Terror)

 

 

말로만 들어도 위험할 것 같은 이 작업은 나사에게 7분간의 테러 라고 기록되었습니다.

 

참고로, 화성에서 데이터가 지구까지 도달하는 시간은 14분이 걸리기 때문에 궤도 확인을 제외한 착륙 과정들은 탐사선에 내장된 컴퓨터의 계산에 맡기고 있습니다.

 

 

이 귀중한 경험을 토대로 나사는 퍼서비어런스 또한 같은 방식의 착륙을 진행하기로 할 예정입니다.

 

 

 

 

탐사선은 도착하기 전, 시간당 약 30,000 마일의 속도를 갖게 됩니다. (48280 km/h)

 

 

 

 

하지만 도착 위치에 도달할 때는 정확히 0 의 속도에 도달해야만 하죠.

 

 

 

 

 

이 이유는, 정확한 위치에 도달하면서 중력에 의해 9G의 중력가속도가 탐사로버에 부담되기 때문입니다.

착륙을 위해 탐사선은 낙하산을 펼치고, 바람의 저항을 이용해 속도를 늦춥니다.

 

 

 

 

이후 대기권을 어느정도 통과하여 발열을 견디고 나면, 바닥 내열 뚜껑을 분리해 버립니다.

다 써서 버리기보다는, 바닥의 카메라로 착륙 위치를 확인하기 위해입니다.

 

 

 

 

 

 

카메라가 정확한 위치를 파악하면, 내장된 컴퓨터가 정확한 속도와 위치를 계산하고 탐사로버를 분리하게 됩니다.

이 과정에서 탐사로버는 땅으로 추락하게 되기에, 추락과 동시에 추진로켓을 이용해 다시 수직으로 상승합니다.

 

그런데 여기서 끝나지 않습니다. 이 때 로버의 낙하 속도는 시간당 300 마일이다. (482 km/h) 결코 느린 속도가 아니죠.

이때 사용되는 것이 위에서 언급한 '스카이 크레인' 입니다.

 

 

 

 

스카이 크레인, 일명 공중기중기 시스템은 허공에서 탐사로버를 매달아 번지점프마냥 로버를 땅에 떨구게 됩니다.

 

 

 

이 과정에서 낙하 속도는 감속하게 되고, 탐사 로버는 다리를 내밀어 충격 흡수 동작을 취합니다.

 

 

 

이 모든 험난한 과정을 통해, 안전하게 로버가 착륙했습니다!

하지만 아직 로버의 위에는 엔진의 열기를 내뿜고 있는 추진체가 떠 있습니다.

 

 

 

이 추진체는 출력을 높여 로버에게서 멀어져, 화성 어딘가에 착륙하게 됩니다.

 

 

 

이제 탐사로버는 화성에서 탐사를 시작할 준비가 되었습니다.

물론 이 과정들은 선행된 큐리오시티의 업적으로 퍼서비어런스는 좀 더 원활한 착륙을 진행할 수 있게 될 것입니다.

 

다음 시간엔 퍼서비어런스 탐사로버의 기능들에 대해 알아보도록 하겠습니다.

 

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출처)

www.youtube.com/watch?v=y0_2wygoZc4