화성 정찰 궤도선: 고화질로 화성 매핑

안녕 화성, 만나다

NASA의 화성 정찰 궤도선이 이 아티스트의 컨셉 일러스트레이션에서 행성의 남극 지역을 통과합니다. 우주선에 탑재된 6개의 과학 장비 중 하나인 궤도선의 얕은 레이더 실험은 화성의 극지방 만년설의 내부 구조를 조사하고 얼음, 암석 및 아마도 액체 물의 지하층에 대한 정보를 행성 전체에 수집하도록 설계되었습니다. 표면에서 접근할 수 있습니다. 화성의 두 위성 중 하나인 포보스가 그림의 왼쪽 상단 모서리에 나타납니다. 영상 (이미지 제공: NASA/JPL/Corby Waste)





MRO(Mars Reconnaissance Orbiter)는 화성 표면의 고해상도 이미지를 반사하는 우주선입니다. 주목할만한 조사 중 일부는 얼음과 물 수색, 화성 큐리오시티 로버의 착륙 지점 찾기, 2014년 혜성 사이딩 스프링(Comet Siding Spring)이라는 근접 비행 혜성의 이미징을 포함합니다.

또한 고해상도 이미지를 제공했습니다. 반복되는 선의 기울기 , 먼지 특징 또는 염수 지표수로 인해 발생할 수 있는 분화구 줄무늬. 이 우주선은 화성 표면에 있는 오퍼튜니티 로버와 큐리오시티 로버의 통신 중계 역할도 합니다.

MRO는 2017년 3월에 화성 주위를 50,000바퀴 돌았습니다. 2018년 2월 NASA는 2020년대 중반 이후에 우주선을 운영할 계획 , 이 임무가 처음에 화성에서 2년 동안 설계되었다는 점을 감안할 때 이례적인 위업입니다. 그 결정은 대부분 제한된 화성 탐사 비용을 샘플 반환에 집중하고 계획된 교체 궤도선을 2020년대 후반까지 미루기 위한 것입니다. Spaceflight Now에 따르면 . MRO가 임무를 확장함에 따라 미래의 화성 2020 NASA 로버와 화성으로의 샘플 반환 임무를 지원할 것입니다.



MRO의 장비 및 엔지니어링 구성 요소 중 일부가 노후화의 징후를 보이지만 NASA는 해결 방법을 구현하고 있습니다. 예를 들어, MRO의 태도를 유지하기 위해 별 추적기를 사용하여 오래된 자이로스코프에 대한 의존도를 줄입니다. 고해상도 카메라인 HiRISE의 일부 이미지에 약간의 흐릿함이 있으며 원인은 아직 조사 중입니다. CRSM이라는 분광계 장비는 화성에 가져온 극저온 냉각기의 대부분을 잃어버렸지만 여전히 일부 파장에서 관측을 수행할 수 있습니다.

개발 및 과학 목표

MRO는 붉은 행성에서 고대 거주 가능성의 증거를 찾는 데 중점을 둔 NASA 임무의 긴 라인의 일부입니다. MRO(당시 이름이 지정되지 않음)의 첫 번째 출시 기회는 2003년이었을 것입니다. NASA에 따르면 그러나 NASA는 화성 탐사 로버(Spirit and 기회 ) 대신 화성으로. 기관은 궤도선이 제공하지 않는 두 위치에 착륙할 수 있도록 로버와 함께 가기로 결정했습니다. 2001년 NASA는 2005년 발사 날짜를 목표로 하는 우주선의 주요 건설자로 록히드 마틴을 선택했습니다.

MRO의 과학 목표, NASA에 따르면 , 이다



  • 한때 액체 상태의 물이 흘렀던 광물 퇴적물과 고대 지역에 초점을 맞추는 것을 포함하여 화성에서 생명체가 발생한 적이 있는지 확인합니다.
  • 대기 중 먼지와 물의 이동과 지표에서 물과 용암이 어떻게 흐를 수 있었는지 등 화성의 기후를 특성화합니다.
  • 특히 액체 상태의 물이 있었을 수 있는 지역에 초점을 맞춰 화성의 지질을 특성화합니다.

이러한 목표를 달성하기 위해 MRO는 다음을 수행합니다. 여러 도구와 실험 . 고해상도 이미징 과학 실험(HiRISE), 컨텍스트 카메라(CTX) 및 화성 컬러 이미저(MARCI)의 세 가지 카메라가 있습니다. 또한 MRO에는 CRSM(Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars)이라는 분광계와 MCS(Mars Climate Sounder)라는 복사계, Shallow Radar(SHARAD)라는 레이더 장비가 있습니다.

또한 지상의 착륙선 및 로버와 '대화'할 수 있는 통신 및 탐색 패키지, 행성 간 탐색을 테스트하기 위한 광학 탐색 카메라, 화성에서 Ka-band라는 강력한 무선 대역을 테스트하기 위한 실험 패키지 등 세 가지 엔지니어링 장비가 있습니다. MRO의 두 가지 과학 시설 실험에는 중력장 조사 패키지와 화성 대기의 구조를 보여주는 가속도계가 포함됩니다.

발사 전에 NASA는 우주선이 기존의 광대역 전화 연결보다 3배 더 빠르게 정보를 전송할 것이라고 약속했습니다. 이것은 과학자들이 그 어느 때보다 빠르게 정보를 수신할 수 있음을 의미합니다. 이는 화성 표면에 있는 탐사선과 다른 우주선에서 데이터를 다시 보낼 때 특히 중요합니다.



이 보기의 왼쪽 아래 모서리 근처에는 NASA가 만든 세 개의 꽃잎 착륙선 플랫폼(원)이 있습니다.

이 보기의 왼쪽 하단 모서리 근처에는 2004년 1월 NASA의 화성 탐사 로버 스피릿(Mars Exploration Rover Spirit)이 몰고 간 세 개의 꽃잎 착륙선 플랫폼(원형)이 있습니다.(이미지 제공: NASA/JPL-Caltech/Univ. of Arizona)

발사 및 초기 관찰

MRO는 2005년 8월 12일에 발사되어 9월에 6백만 마일(1천만 킬로미터) 떨어진 지구 달의 사진을 찍을 때 초고속 성능을 테스트했습니다. 그런 다음 약 13개의 CD 정보에 해당하는 75기가비트의 데이터를 지구로 다시 보냈습니다. 이는 당시 기록적인 데이터 양이었다.

우주선은 2006년 3월 10일 화성 궤도에 진입했으며 올바른 궤도에 진입하면서 즉시 이미지를 다시 보내기 시작했습니다. MRO는 궤도를 조정하기 위해 aerobrake(화성 대기에 빗질)라는 기술을 사용했습니다. 이 프로세스는 연료와 비용을 절약하지만 시간이 많이 걸립니다. MRO는 6개월 간의 조정 끝에 9월에 어려운 기동을 성공적으로 완료했습니다.

MRO의 첫 번째 목표 중 하나는 기회 로버 . 2006년 10월에 90일의 임무보다 2년 이상 더 오래 지속된 Opportunity는 Victoria 분화구 가장자리에 있었습니다. MRO는 로버와 궤도뿐만 아니라 화성에 골프 카트 크기의 차량이 드리운 그림자를 보여주는 고해상도 사진을 보냈습니다.

Opportunity의 쌍둥이 Spirit과 1976년에 도착한 두 대의 Viking 착륙선의 사진을 찍은 후 MRO의 팀은 과학 결과를 발표하기 시작할 만큼 충분히 발전했습니다.

2006년 12월 MRO의 첫 번째 레이더 관측 및 사진 중 일부는 극 근처의 얼음 층에 초점을 맞췄습니다. 미국 지질조사국(U.S. Geological Survey)의 켄 허켄호프(Ken Herkenhoff)는 그 달에 발행된 보도자료에서 '이 퇴적물은 최근 지구 빙하기처럼 화성의 비교적 최근 기후 변화를 기록하고 있다'고 말했다.

그러나 MRO의 고해상도 사진은 잠시 위협을 받았습니다. 2007년 2월 NASA는 HiRISE 카메라에 일부 카메라 감지기에서 '불량 픽셀' 및 기타 이미지 노이즈 문제가 발생했다고 보고했습니다. 처음에는 이 문제가 시간이 지나면서 악화되는 것처럼 보였지만 NASA는 이 문제를 설계 결함으로 추적하고 문제를 해결하기 위한 조치를 성공적으로 취했다고 말했습니다. MRO의 첫 번째 '안전 모드' 결함 중 하나는 2007년 3월에 발생했는데 기술적인 문제로 인해 임시로 백업 컴퓨터로 전환해야 했습니다.

물, 이상한 기능 및 착륙 지점 검색

임무 초기에 MRO의 작업에는 적절한 큐리오시티 착륙장을 찾는 작업이 포함되었습니다. 최종 목표는 2012년 큐리오시티가 안전하게 착륙한 Gale Crater였습니다. 2018년 중반 현재 Curiosity는 분화구 바닥을 탐사했으며 현재 물의 고대 증거를 찾기 위해 Aeolis Mons(Mount Sharp)라는 인근 산을 오르고 있습니다.

MRO는 또한 Spirit, Opportunity 및 Phoenix 우주선의 정보를 전달했습니다. 2008년 피닉스가 지구와 연락이 끊겼을 때 MRO는 우주선의 얼음과 손상을 보여주는 사진을 찍었습니다. Spirit은 2010년에 지구와 영구적으로 연락이 끊겼지만 Opportunity는 먼지 폭풍이 햇빛을 차단하고 로버를 저전력 모드로 전환한 적어도 2018년 6월까지 표면에서 여전히 일하고 있었습니다.

2007년 MRO는 이전에 Mars Global Surveyor가 촬영한 두 개의 화성 협곡을 면밀히 조사했습니다. 연구원들은 이전에 협곡의 변화가 흐르는 물에서 비롯된 것이라고 추측했지만 새롭고 더 선명한 MRO 이미지는 이것이 '느슨하고 건조한 물질의 산사태'에서 비롯된 것으로 나타났습니다.

최종 디자인을 기반으로 한 화성 정찰 궤도선의 일러스트.

최종 디자인을 기반으로 한 화성 정찰 궤도선의 일러스트.

그해 말 MRO는 과학자들이 '거미'와 '도마뱀 피부'라고 불렀던 화성의 수수께끼 같은 모습을 담은 사진을 다시 보냈습니다. 연구원들은 이상한 모양이 아마도 봄에 튀어나와 지형을 형성하는 이산화탄소 가스 때문일 것이라고 말했습니다. 표면에 발견된 물질의 밝은 '팬'은 이산화탄소 서리일 가능성이 높습니다.

MRO의 가장 위대한 발견 중 하나는 2008년에 궤도선이 Mawrth Vallis에서 점토가 풍부한 암석을 발견했을 때였습니다. 붉은 행성의 북반구에 있는 이 수로에는 서로 다른 여러 종류의 점토가 있습니다. 과학자들은 이것이 아마도 북부 고지대에서 물이 현무암과 섞였을 때 일어난 일이라고 말했습니다.

그해 말에 우주선은 화성을 가로질러 뻗어 있는 오팔(또는 수화 실리카)의 증거를 다시 보냈습니다. 과학자들에 따르면, 붉은 행성의 물은 20억 년 전에 존재했으며 이는 이전에 믿었던 것보다 10억 년 늦은 것입니다.

2009년 NASA는 잦은 궤도 컴퓨터 재설정으로 인해 몇 달 동안 과학 작업을 중단했습니다. NASA는 병든 우주선에 소프트웨어 업그레이드를 보냈습니다. 그런 다음 관리자는 12월 16일 작업을 재개하기 위해 MRO를 안전 모드에서 조심스럽게 꺼냈습니다.

2010년 남극에서 거대한 얼어붙은 이산화탄소 퇴적물이 발견되면서 과학자들은 화성이 축의 기울기를 증가시킬 때 드라이아이스가 대기로 유입된다고 믿게 되었습니다.

화성의 북극 지역에 있는 모래 언덕은 NASA에서 2008년 6월 25일과 2010년 5월 21일에 촬영한 두 이미지 사이에 상당한 변화를 보여줍니다.

화성 북부 극지방의 모래 언덕은 NASA의 화성 정찰 궤도선이 2008년 6월 25일과 2010년 5월 21일에 촬영한 두 이미지 사이에 상당한 변화를 보여줍니다.(이미지 제공: NASA/JPL-Caltech/Univ. of Ariz./JHUAPL)

Comet Siding Spring, 이산화탄소 및 더 많은 고해상도 관측

얼음 거미 및 모래 언덕 과학자들은 또한 화성의 분위기 우주선의 의례. 행성의 기울기가 변함에 따라 표면의 액체 물은 화성의 유명한 먼지 폭풍의 수와 심각성뿐만 아니라 영향을 받습니다. MRO는 눈사태를 보았고, 먼지 악마 그리고 몇 년 동안 화성의 변화에 ​​대한 클로즈업 보기를 제공하는 궤도의 암석 골절.

우주선은 2014년 10월 천체 방문자가 행성에 비교적 가까이 날아갔을 때 혜성 사이딩 스프링의 놀라운 이미지를 다시 보냈습니다. 86,000마일(138,000km) 떨어진 혜성의 사진은 당시 NASA에서 ' 지금까지 얻은 혜성 중 가장 높은 해상도로 오르트 클라우드 태양계의 변두리에서.'

MRO의 표면 이미지는 유럽 과학자들에게 도움이 되었습니다. 실패한 엑소마스 스키아파렐리의 궤적을 알아내다 같은 해 우주선은 2003년 비글 탐사선의 묘지도 발견했습니다. 이 묘지는 표면에 안전하게 도착하지 못한 또 다른 유럽 우주선입니다.

2017년 우주선은 붉은 행성 둘레의 거의 5분의 1에 달하는 거대한 협곡 시스템인 Valles Marineris 바닥에서 화산 폭발에 대한 광범위한 증거를 보았습니다.

얼음에 대한 증거가 계속 쌓여가고 있습니다. 2017년에 발표된 화성 슬로프의 얼음 힌트 , 그리고 광대한 지하수 얼음이 미래 화성 임무를 위한 가능한 자원을 제공합니다. 2018년 6월 MRO의 사진은 지구 전체를 덮고 있는 먼지 폭풍을 보여주었습니다. 표면에 도달하는 햇빛이 줄어들면서 폭풍은 태양열로 구동되는 Opportunity 로버의 작업을 중단시켰지만 원자력으로 구동되는 Curiosity는 계속해서 과학 관측을 수행했습니다.