미국식 Mars Ascent Vehicle (왼쪽), 유럽식 Earth Return Orbiter (중앙) 및 NASA 제공 Earth Entry Vehicle (오른쪽)을 포함한 화성의 샘플 반환 임무에 대한 작가의 개념. 크레딧 : ESA / ATG medialab
NASA와 유럽 우주국 관계자는 화성 표면에서 샘플을 채취하여 지구로 돌려 보내기위한 파트너쉽을 결정한 후 올해 말 전에 지구를 2026 년에 로켓 발사
승인되면 Mars 샘플 반환 임무는 NASA의 Mars 2020 로버가 수집 한 암석 및 토양 샘플을 내년에 발사 할 예정입니다. 표본은 지상 실험실에서 자세한 분석을 위해 지구로 돌아 왔으며, 과학자들은 단방향 로봇 임무를 통해 가능했던 것보다 오늘날과 고대의 화성 환경에 대해 훨씬 더 명확한 그림을 그릴 것이라고 말한 결과를 얻었습니다.
올해 초 예비 지원 신호는 2020 년 백악관의 예산 요청에서 나 왔으며, 이는 NASA가 샘플 반환을 포함하여 미래의 화성 임무를 수행 할 수 있도록 1 억 1 천 9 백만 달러를 제안했습니다. NASA는 2019 년 샘플 반환 노력을 연구하기 위해 5 천만 달러를 받았습니다.
NASA의 행성 과학 사업부 책임자 인 Lori Glaze는 "2020 년 예산, 대통령의 권장 예산은 화성 샘플 반환을 우리가 작업을 시작하기위한 권장 사항으로 포함시켰다"고 말했다. 행성 과학. "우리는 아직 예산을 책정하지 않았기 때문에 의회 자금 지원을 통해 그 상태를 알지 못하지만,이 활동으로 넘어갈 수 있도록 예산이 일부 마련되기를 희망합니다."
NASA는 2017 년에 "가벼운"저비용 화성 시료 회수 임무를 수행하기위한 전략을 발표했다고 Glaze는 과학자들이 가능한 빨리 화성 표면에서 신선한 시료를 얻을 수있게 할 것이라고 밝혔다.
그러나 희박한 화성 샘플 반환 임무조차도 수십억 달러가 소요될 것입니다.
9 월 10 일 회의에서 요청 된 글레이즈는 화성 샘플 반환 임무에 대한 NASA의 비용 추정치는“이 시점에서는 여전히 꽤 거칠다”고 말하며 특정 숫자를 제시하기 위해 미성년자라고 말했다.
"우리는 협력적인 접근 방식을 찾고 있다는 점을 명심하십시오."라고 그녀는 말했습니다. “이것은 25 ~ 30 억 달러 (범위) 정도입니다. 그리고 그 숫자는 미국 착륙선 착륙을위한 것이며, 페치 로버는 포함되지 않으며, ESA가 제공합니다. Earth Return Orbiter는 ESA가 제공하지만 미국 페이로드 캡처 시스템과 재진입 시스템을 갖추고 있습니다.”
지난 7 월 NASA의 고위 지도자들은 지난 2 년간 미국 우주국, ESA 및 개별 NASA 센터의 역할을 포함한 화성 샘플 반환 임무에 대한 예비 계획을 승인했다고 Glaze는 말했다.
NASA와 ESA는 2018 년 4 월에 화성 샘플 반환 프로그램을 공동으로 수행하기 위해 "의도 진술"에 서명했습니다.
“몇 달 전 NASA에서 NASA에서 가장 높은 수준의 인수 전략 회의를 진행했습니다.이 회의는 국제 파트너뿐만 아니라 다양한 파트너십에 대해서도 논의하고 승인을받는 NASA 내 최고 수준입니다. NASA 내에서 노동과 업무의 분열”이라고 Glaze는 말했다.
관계자는 제트 추진 연구소, 마샬 우주 비행 센터, 에임스 리서치 센터, 랭글리 리서치 센터 등 여러 NASA 센터가 샘플 회수 노력에 역할을 할 것이라고 밝혔다. 미션에 대한 미국의 기여는 플로리다의 케네디 우주 센터에서 시작될 것으로 보이며 휴스턴의 존슨 우주 센터는 NASA의 샘플 큐 레이션 연구소의 본거지입니다.
Glaze는“다양한 측면의 상업적 참여와 추가적인 국제적 참여 기회도있을 것입니다.
글레이즈는“지난해 말까지 NASA에 대한 의회의 예산 할당이 무엇인지, 그리고 화성 샘플 반환을위한 자금이 포함되어 있는지 여부를 알게 될 것입니다. "또한 11 월에 ESA는 장관 회의가 열리 며 화성 샘플 반환을 앞두고 나아갈 수있는 허가를 얻었습니다."
NASA의 행성 과학 부서 책임자 인 Lori Glaze. 크레딧 : NASA / Bill Ingalls
스페인 세비야에서 11 월 27-28 일에 열린 유럽 정부 장관 회의는 향후 몇 년 동안 ESA 프로그램에 대한 자금을 승인 할 것입니다. 다른 우주 연구 프로젝트 중에서 ESA는 정부 장관에게 화성 샘플 반환 임무의 유럽 요소 개발을 시작하기위한 예산을 제안 할 것입니다.
화성 샘플 반환 임무는 수십 년 동안 연구되었지만 개념은 본격적인 개발로 이동 한 적이 없습니다.
NASA 본사의 NASA 화성 탐사 프로그램 책임자 인 Jim Watzin은“우리가이 연구를 궁극적으로 진전시키고 또 다른 연구를 할 수있게하려면 저렴한 솔루션을 찾는 것이 중요 할 것입니다.
에이전시 관료들은 NASA의 2020 예산으로 의회가 제공 한 자금 외에도 2021 회계 연도 예산 요청에서 트럼프 행정부의 화성 샘플 반환에 대한보다 확고한 약속을 희망하며 공식적으로 본격적인 개발을 시작할 권한을 포함하고있다.
"대통령은 일반적으로 2 월 기간에 '21 회계 연도에 대한 예산 요청을 제출할 것이며, 그 때 우리는 행정부가 샘플 반환을 지원하기로 결정했는지 여부와 예산 관점에서 어떤 기간에 대해들을 수있을 것입니다." 왓 진이 말했다.
NASA 관계자는 내년 7 월부터 케이프 커 내버 럴 (Cape Canaveral)의 화성 2020 로버가 유나이티드 런치 얼라이언스 아틀라스 5에서 발사되면서 지구에서 최소한 세 번의 발사를 통해 10 년 이상 지속 된“캠페인”으로 샘플 반환 노력을 설명합니다. 로켓.
2020 년 화성 탐사선은 2021 년 2 월 수십억 년 전에 물과 퇴적물이 유역으로 흘러 들어간 고대 건조 된 강 삼각주의 위치 인 제로 분화구에서 2021 년 2 월에 붉은 행성에 착륙 할 것입니다.
정교한 로버는 자체 소형 실험실을 보유하고 있으며 화성 지질학을 연구하고 이전의 미션에서 달성 할 수있는 것보다 미세한 규모로 유기 분자를 검색 할 수있는 도구를 갖추고 있습니다. 또한 기상 관측소, 지상 침투 레이더 및 화성 대기의 이산화탄소를 산소로 변환하는 기술 데모 페이로드를 운반하여 인간 탐험가가 땅에서 살 수있는 길잡이입니다.
그러나 Mars 2020 로버의 주요 목표는 화성암에서 시추 된 코어 샘플 튜브를 최대 43 개까지 수집하는 것입니다. 연필 크기 정도의 튜브 중 일부는 화성 샘플 반환 캠페인의 다음 단계에서 시작된 페치 로버에 의해 검색됩니다.
Watzin은“이 연구는 2019 년 말경에 정보에 입각 한 결정을 내릴 수 있도록 두 기관을 준비했으며, 제 관점에서 보면 큰 진전입니다. "우리는 정말 강력한 팀을 보유하고 있다고 생각합니다. 모두가 대서양의 동쪽과 서쪽 모두에서 지원을받을 수 있기를 바랍니다."
NASA와 ESA 관계자는 앞으로 몇 달 동안 공식 승인을 받으면 샘플 검색 임무는 2026 년에 한 쌍의 발사로 지구를 떠날 수 있다고 말합니다. 여행 임무는 왓 진이 말했다.
Watzin은 7 월에“화성 왕복 여행의 측면을 살펴보면 추진 요구가 엄청나 다”고 말했다. “지구와 화성에서 행성을 발사하고 떠나는 물리학은 예전처럼 26 개월마다 기회를 지원할 수 없습니다. 합리적인 예산과 합리적인 기술로 에너지를 관리 할 수있는 몇 가지 기회가 있으며, 나머지 기회에는 새로운 것의 발명이 필요합니다. 그리고 제한된 비용과 저렴한 접근 방식은 새로운 것들의 발명이 우리가 취한 모든 접근 방식에 제한되어야한다는 것을 의미합니다.
Watzin은“따라서 우리는 진지하게 살펴 봤던 두 가지 기회를 가지게되었으며 26에서 29까지 다양한 형태와 형태로 확장 될 수 있습니다.
유럽 우주국 (European Space Agency)은 페치 로버 (fetch rover)를 제공 할 예정이며, 페트로 버는 미국에서 만든 착륙선을 타고 화성에 도착한 다음 고정 플랫폼을 벗어나 NASA Mars 2020 로버가 수집 한 샘플을 채취합니다. 페치 로버는 샘플 튜브를 수집 한 후 시편을 NASA 착륙선에 반환하고 재료를 미국 건축 Mars Ascent Vehicle에 탑재 할 메커니즘으로 옮깁니다.
페치 로버와 화성 오르막 차량은 같은 착륙선을 타고 화성에 도착합니다.
로켓은 화성 주위의 궤도로 페이로드를 로프트하여 유럽에서 만든 지구 귀환 궤도 선 (Earth Return Orbiter)과 만날 수있다.
NASA가 제공 한 Mars Ascent Vehicle을 포함한 미국 착륙선 및 유럽 반입 로버는 2026 년에 미국 로켓에서 발사 될 것입니다. 몇 달 후, Earth Return Orbiter와 미국 재진입 차량은 유럽 발사기에 발사 될 것입니다.
샘플 반환 임무가 2026 년에 시작 되더라도 2020 년 Mars 2020 로버 자체는 붉은 행성에 도착했을 때 작동 할 수 있습니다. 페치 로버에 문제가 발생하는 경우 과학자에게 시료를 Mars Ascent Vehicle으로 옮길 수있는 백업 옵션을 제공 할 수 있습니다.
Watzin은“샘플 리턴을위한 초기 기회를 통해 Mars 2020을 플레이어로 사용할 수있게되었습니다. "우리는 페치 로버와 함께 어떤 스나 푸에 대비할 수 있도록 2020 년 Mars에 튜브를 고정 할 수있는 운영 옵션이 있으며, 페치 로버는 2020 년 Mars에 대비하여 드롭 된 튜브를 픽업합니다."
7 월, ESA는 유럽 산업이 지구 귀환 궤도 (Earth Return Orbiter) 구축 제안서를 제출하라는 초청을 발표했습니다. Airbus Defense and Space는 작년에 ESA로부터 페치 로버에 대한 시스템 설계를 시작하기 위해 연구 계약을 체결했으며, 내년에 출시 될 유럽 ExoMars 로버 세트 인 Rosalind Franklin이라는 Airbus의 경험을 바탕으로 페치 로버에 대한 시스템 설계를 시작했습니다.
NASA 엔지니어는 Mars Ascent Vehicle에 대한 2 단계 및 1 단계 변형을 포함하여 고체 연료 및 하이브리드 추진 옵션을 계속 평가하고 있습니다.
NASA는 또한 샘플을 지구 표면으로 다시 전달하기 위해 재진입 캡슐을 공급할 것입니다. 유럽 귀환 선박에서 방출 된 캡슐은 2031 년 유타 사막에 상륙 할 예정이다.
엔지니어들은 낙하산없이 샘플을 반환 할 계획입니다. 대신, 장갑차가 고속으로 지상에 충돌합니다.
Watzin은 낙하 테스트 결과 고속 착륙 후에도 샘플의 상태가 양호하며 Mars 2020 로버에서 비행하는 튜브는 무 승진 리턴을 염두에두고 설계되었습니다.
Watzin은“우리는 샘플을 착륙 할 수 있고 슈트 없이도 모든 사람이 원하는 분석을 위해 양호한 상태를 유지할 수 있다고 믿는다.
NASA는 외계 표본이 인간과 지구 환경에 미칠 수있는 위험에 대해 우려하고 있기 때문에 낙하산 파괴에 견딜 수 있도록 입구 캡슐을 설계해야했습니다.
Watzin은“우리는 집으로 가져 오는 재료를 실수로 방출하고 싶지 않습니다. “우리는 우리가 설계하는 모든 시스템의 고장 모드에서 살아남 아야 할 것이며, 슈트 고장은… 합리적인 확률 고장 모드입니다. 따라서 처음에는 낙하산없이 작동하도록 설계해야합니다.”
귀환 낙하산없이 임무를 설계하면 우주선의 무게도 줄일 수 있습니다.
Watzin은“가장 낮은 질량의 진입 차량에는 반드시 필요한 시스템 만 갖추게 될 것입니다. “그러한 이유로 우리는 디자인의 낙하산없이 갔다. 우리는 그것을 증명해야한다는 것을 알고 있습니다.”
Watzin은 Mars 탐사 프로그램 분석 그룹 (Mars Exploration Program Analysis Group)의 7 월 회의에서 SpaceX의 계획된 우주선과 같은 상용차를 사용하여 화성 샘플 반환 캠페인에 대해 질문을 받았으며 NASA는 입증 된 기술을 사용하는 데 중점을두고 있다고 밝혔다.
“우리는 나중에 이보다 더 빨리이 작업을하고 싶다는 것을 알고 있었기 때문에 처음부터 완전히 새로운 전달 시스템을 개발해야했던 전달 시스템을 개발해야하는 경로를 따라가는 것이 합리적이지 않았습니다. 왓진은“미션 수행을 지원하기에 충분하고 성공했다”고 말했다. “(Starship) 기능이 성숙 해지고 표시된다면 프로그래밍 방식으로 최대한 활용할 수있을 것입니다. 그러나 그것이 실제로 무엇이 될지 또는 언제 알지 못하기 때문에 이해가되지 않는 것 같습니다. 캠페인의 기초가 될 것입니다.”
2026 년 발사 목표로 승인 된 Mars 샘플 복귀 임무는 2020 년과 2023 년 발사 예정인 2020 년 Mars 로버와 Europa Clipper 프로브 이후 NASA의 차세대 주력 과학 임무가 될 것입니다.
스페이스 클럽(Space Club)