화성 탐사로봇의 첫 해에 배운 것

1년 전, NASA의 Perseverance 로버는 화성 대기를 미끄러지듯 빠져나와 한때 깊고 오래 살았던 호수가 있었던 것으로 과학자들이 믿고 있는 폭 45km의 분화구인 Jezero Crater에 안전하게 착륙했습니다. 차량의 궁극적인 목표는 Jezero의 서쪽 가장자리 근처에 있습니다. 약 35억 년 전에 분화구 가장자리의 균열을 통해 분지로 흘러들어온 커다란 부채꼴 모양의 퇴적물 마운드입니다. 다시 말해서, 목표는 강 삼각주입니다. 화성에서 고대 생명체의 흔적을 유지할 수 있는 정확한 유형의 환경입니다.

인내는 화성 생물권의 흔적을 찾기 위한 인류의 위대한 탐구의 선봉입니다. 27억 달러 규모의 임무의 전체 목표는 수십 개의 화성 암석 샘플을 수집하는 것이며, 그 중 많은 부분이 삼각주에서 수집됩니다. 그런 다음 2030년대 초에 일련의 우주선이 샘플을 지구로 반환하여 더 면밀한 조사를 해야 합니다. 그러면 과학자들이 마침내 태양계에 생명이 있는 세계가 하나 이상 있는지 여부에 대한 질문에 답할 수 있습니다.

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NASA의 행성 과학 부문 책임자인 Laurie Glaese는 “과거에 미생물이 화성에 조금 더 따뜻하고 습했을 때 존재했을 가능성이 있습니다.”라고 말했습니다. “화성 표면 – 지질학 및 지질학 역사 -이 보존되어 있습니다. 우리는 표면에서 43억 년을 볼 수 있습니다… 다른 곳에서는 볼 수 없습니다.”

NASA의 Perseverance Vehicle으로 캡처한 16개의 이미지에서 함께 가져온 이 비디오는 Jezero Crater의 일부에 대한 파노라마 보기를 통해 이동하여 중간 거리에 있는 고대 강 삼각주의 일부인 분화구의 갈색 언덕을 드러냅니다.

인내에 대한 초기 관찰은 이미 Jezero의 지질학적 역사가 환경 조건의 극적인 변화와 함께 이전에 상상했던 것보다 더 풍부하다는 것을 보여줍니다. 이제 탐사 로봇이 샘플 수집 캠페인을 강화함에 따라 집에 있는 과학자들은 샘플을 서쪽으로 보내기를 열망하고 기이한 삼각주와 잠재적인 생물학적 보물을 향해 보냅니다. 그러나 화성이 항상 규칙을 준수하는 것은 아닙니다. 이 행성은 화성 표면에서 탐사선의 첫 번째 지구의 해에 이미 예상치 못한 몇 가지 도전을 던졌습니다.

“우리가 화성에 임무를 보낼 때마다 우리는 화성이 우리 우주선을 어떻게 취급하는지에 대해 더 많이 배워야 했고 그 환경에서 작동하는 방법을 배워야 했습니다”라고 Glaese는 말합니다. 인내가 잘 작동한다고 그녀는 덧붙입니다. “상황이 정말 좋은 클립에서 움직이고 있습니다. [The team is] 당신은 큰 발전을 하고 있습니다.”

착륙장 밖의 초기 과학

화성에서의 1주년을 기념하는 것은 인내심만이 아닙니다. 지난 2월 화성에 도달한 3개의 우주 임무 중 하나였습니다. UAE의 희망 탐사선은 여전히 ​​지구 궤도를 돌고 있습니다. 궤도선, 착륙선 및 로버로 구성된 중국의 다중 구성 요소 Tianwen-1 임무도 거기에 있습니다. Zurong 로버는 현재 Perseverance 사이트에서 북동쪽으로 약 1,800km 떨어진 Utopia Planetia라고 불리는 화성의 평원을 탐사하고 있습니다.

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Jezero Crater로 돌아온 Perseverance의 화성 모험은 2021년 2월 18일 로버가 착륙한 곳에서 시작하여 거의 즉시 예상치 못한 방향으로 전환되었습니다.

“이전의 모든 시뮬레이션에서 착륙할 가능성이 가장 높은 곳은 델타 바로 앞에서 ‘착륙장’이라고 부르기 시작한 넓고 평평한 지역이었습니다. 즉, 전면에서 문자 그대로 100m 떨어진 곳이었습니다.”라고 Ken이 말했습니다. 칼텍의 팔리(Farley of Caltech) 미션 프로젝트 과학자 “그래서 2월 19일에 우리는 농담을 하다가 일어나서 우리 앞에 있는 벽을 보기로 했습니다. 그리고 음, 우리는하지 않습니다. “

2021년 12월 15일자 Jezero Crater의 주석이 달린 이 위성 이미지는 Perseverance가 2021년 2월 18일에 착륙한 이후 Séítah 분화구 지역까지 이동한 경로(하늘색 점)(흰색 선)를 보여줍니다. 새로운 경로를 따르기 전 착륙 지점(파란색 라인) 델타 Jezero 강까지. 크레딧: NASA/JPL-Caltech

로버가 수면으로 내려왔을 때 온보드 내비게이션 시스템은 Persevere를 프로그램에 의해 “안전한” 것으로 간주되는 지역으로 독립적으로 안내했습니다. 그러나 로버는 지구의 날 캠페인 기간 동안 삼각주에서 착륙하지 않고 약 2.5km 떨어진 Sitah라고 불리는 위험한 모래 바위가 흩어져 있는 다른 쪽의 나바호어(Navajo)가 “모래 한가운데”를 의미합니다. 그 지점 주변을 탐색하면 로버가 주요 탐사 목표까지 가는 경로의 길이가 두 배 이상 늘어납니다. 그러나 Perseverance가 바로 주변을 탐색하는 동안 임무 모니터는 분화구 바닥에 남아 Séítah를 탐험한 후 두 배로 돌아와 삼각주로 향하기로 결정했습니다.

NASA 제트 추진 연구소(JPL)의 Perseverance 프로젝트 부 프로젝트 과학자인 Katie Stack-Morgan은 “저는 게일 분화구에 착륙한 이후로 큐리오시티에서 일해 왔습니다. “그리고 [with] 인내심을 가지고 얻은 첫 번째 사진, 나는 그 장면을보고 “와, 우리는 더 이상 게일 분화구에 없습니다.”라고 생각했습니다. 이건 아무것도 아니야 [what] 예전에 게일에서 본 적 있어요.”

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로버는 호수 퇴적물 속으로 내려가는 대신 이상하고 때로는 먼지 투성이의 바위가 흩어져 있는 금이 간 바위 위에서 자신을 발견했습니다. 이 암석의 대부분은 지구 사막의 바니시(파텐)와 유사한 흥미로운 보라색 코팅으로 덮여 있으며, 이는 방사능이 높은 육상 미생물 종과 관련이 있습니다. 처음에는 암석 질감과 지구화학이 분류에 도전했습니다. 그러나 탐사차가 Jezero 암석의 표면을 가로질러 하강하자 과학자들은 호수 바닥이 아니라 용암 흐름에서 기대했던 것을 정확히 보았습니다.

Farley는 “우리가 자신 있게 식별한 암석은 모두 화성암입니다. “그들은 호수와 아무 관련이 없습니다.”

화산에 의해 생성되는 Jezero 바닥의 화성암에는 두꺼운 용암 호수와 흐름의 바닥 근처에서 일반적으로 형성되는 큰 감람석 결정이 포함되어 있습니다. 과학자들은 여전히 ​​Jezero의 암석이 언제 어떻게 끝났는지 알지 못하지만, 이제 그것이 구르는 표면이 원래 분화구의 바닥이 아니라는 것은 분명합니다. 추가 조사에 따르면 암석은 물, 굴착 터널 및 현재 염분 광물로 채워진 작은 주머니에 의해 변경되었습니다. 적어도 지구에서 이 광물은 생명체의 흔적을 보존하는 데 이상적입니다. 신비한 보라색 광택과 결합된 그 존재는 이 화산암을 예기치 않게 목표물에 흔들리게 만듭니다.

스택 모건은 “화성암은 일반적으로 생명의 흔적을 찾기 위해 찾는 곳이 아닙니다. 왜냐하면 화성암은 생명이 반드시 호의적이지 않은 정말 뜨거운 마그마에서 나오기 때문입니다.”라고 말합니다. “그러나 이 암석이 표면이나 표면 아래에 앉아 물과 상호작용할 때, 거주할 수 있는 암석 자체 내에 작은 틈새를 만들고 있습니다. 거기에 화학 성분이 있고 거기에 물이 있습니다. 소금 광물의 퇴적.”

Perseverance가 시선을 더 돌리자 Jezero 분화구의 가장자리와 삼각주의 벽을 훔쳐보았습니다. (“우리는 삼각주가 있음을 확인했으므로 해당 상자를 선택하십시오.”라고 Stack Morgan은 말합니다.) 그녀는 또한 팀 구성원이 고대 Jezero 물의 깊이를 측정하는 데 사용했던 Kodiak이라는 이상한 암석 노두를 발견했습니다. 암석의 패턴은 적어도 한 번은 수위가 갑자기 낮아져 동쪽으로 유출되는 수로 아래 100미터 이상까지 떨어졌음을 나타냅니다. 다른 관측에서는 현재 일부 지역에 무작위로 흩어져 있는 큰 바위를 따라 운반하기에 충분한 힘으로 분화구로 흘러들어간 대홍수에 대한 힌트를 제공합니다. 다시 말해서, Jezero 호수는 때로 안정적이고 잔잔했고, 다른 때에는 집중적인 유출로 인해 흘렀습니다.

이 이미지의 중앙 근처에 있는 평평한 언덕인 코디악(Kodiak)의 층서는 점차적으로 퇴적물이 퇴적된 후 대규모 홍수로 특징지어지는 Jezero Crater 역사의 고대 장을 보여줍니다.

의외로 제로섬은 생각보다 바람이 많이 붑니다. 다행히도 Perseverance의 로봇 친구인 Ingenuity라는 헬리콥터는 문제가 되지 않았습니다. 2021년 4월부터 Creativity는 좋은 성과를 거두고 있습니다. 사실 초기 테스트 후 팀은 Séítah와 같은 험난한 지형에서 로버를 조종하는 데 이 기능을 사용하기 시작했습니다. “나는 그 테스트를 통과했습니다.”라고 Farley는 말합니다. “이제 그는 우리의 동반자이며 계속 비행하고 우리를 위해 정찰합니다.”

서쪽으로 가라 Young Rover

검체 채취와 보관도 생각보다 어려웠다. 지난 8월, 암석핵을 모으는 인내가 첫 사진을 찍었을 때, 원정대원들은 희망을 품고 있었다. 그들은 암석에서 기계를 테스트하고 프로세스를 안내하는 소프트웨어에서 광범위한 문제 해결을 수행했습니다. 표적 바위는 명백한 도전적인 회피를 보여주지 않았습니다. 작업은 쉬웠어야 합니다.

그러나 첫 번째 드릴 파이프는 엄청나게 비어 있었습니다. 미션 스풀러 시스템 리더인 JPL의 Jessica Samuels의 Jessica Samuels는 “부피가 없는 빈 튜브를 만드는 것은 불행히도 놀라운 일이었습니다. “샘플을 얻지 못하는 것은 우리가 걱정한 것이 아닙니다. 우리는 다른 많은 것들에 대해 걱정했습니다.”

암석이 물에 의해 너무 변형되어 인내 드릴용 날의 압력으로 무너져 내린 것으로 밝혀졌습니다. 이상적인 결과는 아니지만 팀에 화성 분위기로 가득 찬 유용한 튜브를 남겼습니다. 이 첫 번째 샘플 실패는 소진되었지만 문제가 지속되면 화성에서 원본 물질을 수집하고 반환할 수 있는 평생 기회를 망칠 수 있습니다.

2021년 4월 25일 Persevering 로버가 본 비행 중 NASA의 화성 헬리콥터 제작 모습.

그 이후로 팀은 6개의 암석 코어를 성공적으로 재조립 및 재조립했으며, Samuels는 이를 통해 시스템이 실제로 계획대로 작동하고 있음을 확인했다고 말했습니다. “우리가 아닙니다. 화성입니다. 사실 화성은 최근에 탐사선의 샘플 스풀에 자갈이 설치되었을 때 샘플링 속임수의 또 다른 에피소드를 제공했으며 인내심이 그것을 제거하기 위해 약간의 충격을 가해야 했습니다.”

“샘플링에는 지루한 순간이 없습니다.”라고 Samuels는 말합니다. “경계를 유지합니다. 다양한 환경 조건에 대해 계속 생각하게 합니다.”

전반적으로 화성에서 샘플의 작은 캐시를 검색하는 것은 움직이는 임무의 모든 부분이 완벽하게 작동하더라도 우리의 기술 범위에 거의 미치지 못하는 대담한 임무입니다. ESA의 화성 수석 엔지니어인 Albert Haldemann은 전체 샘플 반환 노력의 파트너입니다.

Perseverance가 이미 수집한 화성암 코어는 화성의 고대 자기장의 강도를 측정하고 분화구 간격에 걸쳐 연령을 정확하게 결정하는 데 사용할 수 있습니다. 현재 과학자들은 약 35억 년 전에 Jezero에서 물이 흐르고 있었다고 믿고 있지만 Farley는 이 추정치에 5억년의 불확실성이 있다고 말합니다. 팀원들은 다음 우주선이 현상금을 회수하기 위해 도착할 때 탐사선이 다운되는 경우를 대비하여 Perseverance가 초기 물질 캐시를 언제 어디에서 보관해야 하는지를 곧 결정하기 시작할 것이라고 말했습니다.

“모든 것이 Perseverance에 있었고 Perseverance가 예기치 않게 사망했다면 우리는 아무 것도 얻지 못할 것입니다.”라고 Haldeman은 말합니다. “그래서 안전 벙커는 잠재적인 착륙 지점에 놓이게 될 것입니다. 머지 않아.”

분화구 바닥을 떠나기 전에 Perseverance는 43개의 초순수 샘플 튜브 중 2개를 선상에서 채울 것입니다. 그런 다음 서쪽으로 이동하여 속도를 높입니다. “델타를 쏠 것입니다.”라고 Stack Morgan은 말합니다.

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