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NASA는 화성 샘플을 지구로 어떻게 반환할까요?

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화성에서 수집한 샘플을 반환하기 위한 NASA의 프로그램은 중요한 단계에 도달했습니다. Mars Ascent Vehicle(MAV)은 작고 가벼운 2단 고체 연료 로켓으로 2030년대 초 화성의 암석, 퇴적물 및 대기 샘플을 화성 표면에서 최초의 우주 로켓 발사로 되돌려 보내는 큰 임무를 수행합니다. 지구 이외의 행성.

콜로라도의 록히드 마틴이 건설 중인 화성 탐사선은 표본 회수 캠페인의 또 다른 중요한 부분인 표본 회수 착륙선(SRL)과 함께 화성에 발사될 예정이다. 화성 상승 차량과 샘플 회수 착륙선을 포함한 이 두 부분으로 구성된 우주선은 야조로 분화구 근처에 착륙할 것입니다. Perseverance 로버가 현재 화성에서 샘플을 수집하고 있는 지역. 이동 로버를 실은 유럽우주국 소속 두 번째 착륙선은 같은 지역에 착륙할 예정이다.

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트랜스퍼 로버는 Perseverance가 수집한 샘플을 화성 상승으로 옮깁니다. 그런 다음 이 로켓은 화성 궤도를 향해 발사됩니다. 귀환 궤도선은 상승에서 샘플을 포함하는 캡슐을 픽업합니다. 임무를 계속하면서 이 궤도선은 샘플을 지상으로 운반하고 낙하산 없이 고속으로 착륙 시스템이라는 메커니즘을 통해 지상으로 보낼 것입니다. 모든 것이 계획대로 진행된다면 화성 샘플이 담긴 캡슐은 2033년 미국 유타 사막에 착륙할 예정이다.

Lockheed Martin이 설계한 반환 샘플 캡슐은 경량 복합 구조를 사용하며 캘리포니아 실리콘 밸리에 있는 NASA의 Ames Research Center에서 제작한 특수 열 차폐물로 둘러싸여 있습니다.

스티브 사이드스 앨라배마의 화성 상승 차량 통합 시스템(MAVIS) 프로젝트를 위한 록히드 마틴의 수석 프로그램 관리자는 인간이 아직 화성의 온전한 샘플을 지구로 반환할 수 없었기 때문에 그의 팀은 이것을 가능하게 하는 데 많은 어려움에 직면했다고 지적합니다. .

조준하고 쏴

Sides에 따르면 높이가 2.8미터, 직경이 0.5미터에 불과한 화성의 상승은 기본적으로 조준하고 발사해야 하는 비교적 작은 미사일로 간주됩니다. 지금까지 록히드 마틴은 NASA에 화성 착륙선과 그 비행 장치의 여러 테스트 샘플을 제공했습니다. 이 회사와 NASA의 계약에는 화성 상승 차량의 통합 시스템의 설계, 개발, 테스트 및 평가와 화성 표면의 로켓 지원 장비 설계 및 개발이 포함됩니다.

Mavis 프로그램 계약은 모든 비용을 포함하여 1억 9,400만 달러로 증가하고 6년 동안 연장될 가능성이 있습니다. 하지만 시간이 부족합니다. 샘플 회수 착륙선과 화성 상승은 2028년 플로리다의 케네디 우주 센터에서 발사되어 붉은 행성으로의 긴 여행을 시작할 예정입니다. 사이드는 다음과 같이 설명합니다.

우리의 목표는 연초 화성에 착륙하여 화성의 겨울이 오기 전에 로켓이 행성을 떠나도록 하는 것입니다.

가볍고 컴팩트함

화성 상승 차량 설계의 혁신적인 측면 중 하나는 “사전 제어 수직 발사” 개념 또는 줄여서 VECTOR를 사용하는 것입니다. 캘리포니아에 있는 NASA 제트 추진 연구소의 엔지니어들이 만든 가볍고 컴팩트한 기술입니다.

화성 착륙선은 회수 시스템의 로봇 팔에 의해 이송 로버에서 수집된 샘플이 포함된 30개의 튜브를 받게 됩니다. Sides는 로켓이 발사대로도 사용될 착륙선 위에서 화성의 허공으로 발사될 것이며 5.5미터 고도에서 첫 번째 단계 엔진을 점화할 것이라고 설명합니다. 그에 따르면 로켓을 공중으로 발사한 다음 점화하는 것은 이미 테스트를 거쳤습니다. 그러나 화성에서는 한 번도 해본 적이 없습니다.

이전에는 로켓을 위로 발사하고 일정 고도에 도달한 후 엔진을 시동하는 시스템이 테스트되었지만 화성 표면에서는 테스트되지 않았습니다. 벡터 솔루션을 사용하면 착륙선에 가해지는 압력과 원치 않는 전복이 최소화됩니다. 엔진을 켠 후 로켓은 화성 궤도를 향해 빠르게 움직입니다. 사이드 말한다:

마지막으로 로켓은 화성의 중력을 탈출하는 속도인 초당 4,000미터(또는 시속 14,400km)에 도달합니다.

첫 번째 단계가 분리된 후 두 번째 단계 엔진이 활성화되어 아직 연소 중인 로켓을 안정화합니다. “로켓은 이 단계에서 10~15일 동안 궤도에 남을 것입니다.”라고 Sadz는 설명합니다. 이 시간 동안 송신기는 로켓이 귀환 궤도선과의 연결 지점에 도달할 때까지 로켓의 위치를 ​​보고합니다.

첫걸음이지만 굳건하다

Sides는 화성에서 로켓을 발사한 적이 없다고 설명합니다. 결과적으로 이 목표를 달성하기 위해 많은 기술이 사용됩니다. 그러나 동시에 우리는 샘플에서 많은 과학적 정보를 얻을 것입니다. 화성에서 샘플을 반환하는 것은 수십 년 동안 NASA의 작업 목록에 있었습니다. “나는 이 임무를 불가능하다고 말하지는 않겠지만 확실히 도전입니다. 그러나 우리는 지금 그것을 할 수 있는 능력이 있습니다.”

토마스 조르부헨2월 성명에서 워싱턴 DC에 본부를 둔 NASA의 과학 임무 부서 부사장은 화성 착륙선에 대한 NASA의 약속이 “화성 착륙뿐만 아니라 이 야심찬 프로젝트의 세부 사항을 마무리하는 확실한 첫 단계”라고 말했습니다. 화성에서 이륙하기 위해.” 그것은이다.”

화성의 암석과 흙

화성 샘플은 유타 사막의 지구로 떨어질 것입니다. 화성 샘플의 반환 시스템을 테스트하기 위해 엔지니어들은 이 귀중한 화물의 착륙 지점, 즉 이 지역의 호수 바닥에서 유타 테스트 및 연습 범위에서 일련의 테스트를 시작했습니다.

최근 테스트에서 캡슐 모양의 후보 디자인에서 생성된 테스트 샘플은 계획된 착륙 속도에 도달하기에 충분한 시간을 갖기 위해 365미터 높이에서 떨어졌습니다. 짐 콜리스4월에 화성 샘플 회수 시스템의 수석 엔지니어는 다음과 같이 말했습니다.

낙하 테스트 중에 생성된 이 테스트 샘플은 매우 안정적이었고 진동은 무시할 수 있었습니다. 착륙 테스트는 성공적이었습니다. 즉, 회수된 유닛에 구조적 손상이 발생하지 않았으며 캡슐은 예상대로 충돌의 충격을 견뎌냈습니다.

이와 관련하여 Zurbuchen은 2월 성명에서도 다음과 같이 발표했습니다.

화성 샘플 회수 임무의 개념 증명 단계가 거의 끝나가고 있습니다. 모든 것이 순조롭게 진행되고 있으며 미래에 다른 행성의 첫 번째 샘플을 지구로 반환할 수 있을 것입니다. 샘플을 회수한 후에는 우주로 전송하고 원격으로 제어하기가 매우 복잡한 고급 도구로 분석할 수 있습니다.

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