스페이스 클럽 NASA는 독립적인 검토를 거쳐 화성 샘플 반환 아키텍처에 대한 향후 경로를 계획하기 시작합니다.

[발사총책임자]

이 그림은 NASA의 Mars Perseverance 탐사선이 화성 표면에서 수집한 암석과 토양 샘플을 지구로 운반하기 위해 팀을 이루는 여러 로봇의 개념을 보여줍니다.
출처: NASA/ESA/JPL-Caltech
향후 10년은 다기관 MSR(Mars Sample Return)이 주요 임무가 되는 화성 탐사에 중요한 시기가 될 것입니다. 이 사업은 수십 년에 걸쳐 진행되었지만 MSR 아키텍처에 대한 독립적인 검토를 통해 타당성과 비용에 대한 몇 가지 주요 질문이 제기되었습니다.

해당 보고서의 개요와 NASA가 이에 대응할 계획은 MEPAG(화성 탐사 프로그램 분석 그룹) 운영 위원회(SC) 가을 회의의 초점이었습니다. 회원들은 결과를 논의하기 위해 10월 20일 금요일에 가상으로 만났습니다.

현재 사우스웨스트 연구소(Southwest Research Institute)의 행성 지질학자이자 SC 의장인 비키 해밀턴(Vicky Hamilton) 박사는 “행성 과학계 전체는 샘플 반환의 가치를 태양계의 최우선 과학을 다루는 수단으로 보고 있습니다.”라고 말했습니다. "그리고 MSR은 로봇 방식으로 샘플을 선택하고 반환하는 가능성을 보여주는 첫 번째 임무일 수 있지만 이것이 유일한 목적지는 아닙니다."

“즉, 샘플 반환의 과학적 가치와는 별개로, 물론 실제적인 현실이 있습니다. 그리고 그것이 바로 우리가 오늘(금요일) 여기에 온 이유라고 생각합니다. 샘플 반환이 어렵기 때문입니다.”라고 Hamilton은 덧붙였습니다. "기술적인 장애물이 있고, 평균적인 화성 임무에 지출하는 데 익숙한 것보다 더 많은 비용이 들 것이며, 화성 탐사 프로그램에 익숙해진 것에 변화가 있을 수 있습니다."

MSR은 특히 NASA와 유럽 우주국(ESA)의 구성 요소를 활용합니다. 2023년 5월 NASA는 두 번째 독립 검토 위원회(IRB-2)를 설립하여 계획의 해당 부분을 검토하고 비용, 기술적 중요성 및 NASA가 모든 일을 실현하기 위해 정한 일정에 대한 제3자 평가를 작성했습니다.

Perseverance 탐사선이 수집한 화성 샘플의 로드맵입니다. 크레딧: NASA
IRB-2 의장인 올랜도 피게로아(Orlando Figueroa)는 금요일 연설에서 IRB-1이 평가한 이전 MSR 계획(2020년 승인)이 "사실상 실행 불가능"한 것으로 밝혀졌기 때문에 이 위원회가 부분적으로 구성되었다고 언급했습니다.

Figueroa는 "기술적 문제로 인해 2027년 또는 2028년 출시에 대한 초기 계획 날짜가 신뢰할 수 없으며 실행 가능성이 거의 0에 가깝다는 사실을 알게 되었습니다."라고 말했습니다. “2030년으로의 전환은 기회를 제공하고 가능해 보이지만 대통령의 예산은 이를 뒷받침하지 않습니다.”

Figueroa는 MSR의 주요 과제 중 하나인 예산 책정을 지적했습니다. 그가 언급한 대로 FY24 NASA 예산에 대한 Biden 행정부의 제안에는 FY23 자금 수준보다 약 5.7% 증가한 행성 과학에 대한 약 34억 달러가 포함되었습니다.

이 중 MSR에는 전년도 8억2230만 달러보다 늘어난 9억4900만 달러가 할당될 예정이다. 그러나 임무 비용이 급증하고 의회에서 FY23 수준으로 지출을 동결하거나 지출을 추가로 줄일 수 있는 현재 비용 추정치는 큰 도전이 될 가능성이 높습니다.

IRB-2 보고서는 샘플 회수 착륙선(SRL)과 지구 귀환 궤도선(ERO) 모두가 2030년에 발사 준비 날짜(LRD)를 달성하려면 80억~96억 달러를 지출해야 한다고 언급했습니다. 2025년부터 3년 이상 연간 10억 달러 이상의 자금을 지원해야 합니다.”

“이것은 SMD(Science Mission Directorate)의 경험 기반을 강화합니다. [제임스 웹 우주 망원경]은 높은 수준의 자금이 필요했지만 결코 10억 달러를 초과하지 않은 이런 종류의 유일한 대규모 임무 또는 주력 임무입니다.”라고 Figueroa는 말했습니다. "그래서 이것은 어딘가에 릴리프 밸브가 제공되지 않는 한 SMD에 많은 스트레스를 가하며 따라서 기관이 다른 옵션을 사용할 수 있는지 살펴보라고 권장하는 이유 중 하나입니다."

화성 샘플 반환 프로그램에 대한 독립 검토 위원회의 평가에 대한 Orlando Figueroa의 토론에서 나온 슬라이드입니다. 크레딧: NASA
Figueroa는 옵션 중 하나는 SRL과 ERO의 출시를 별도의 날짜에 진행하는 것이라고 말했습니다.

현재 MSR 아키텍처는 네 가지 주요 버킷으로 구성됩니다.

화성 2020/인내
샘플 수집 및 보관
샘플 회수 착륙선(SRL) 및 화성 상승 차량(MAV)
수집된 샘플을 회수하여 화성 궤도로 발사하세요.
지구 귀환 궤도선(ERO) 및 포획 격리 및 귀환 시스템(CCRS)
화성 궤도에서 샘플을 캡처하여 보관하고 오염 제거 작업을 거쳐 샘플을 지구로 반환합니다.
샘플 접수 프로젝트
초기 샘플 과학 및 큐레이션을 위해 지구에서 샘플을 회수하고 보관합니다.
보고서의 또 다른 제안은 “이번 협정으로 [고다드 우주 비행 센터]가 [제트 추진 연구소]를 거치지 않고 ESA 및 에어버스와 협력할 수 있게 될 것”이라고 언급하면서 ERO에 대한 책임을 유럽 우주국에 이양하는 것입니다.

“내가 프로그램 분석에서 언급한 대체 아키텍처는 합리적이고 현실적인 연간 예산 제약이 무엇인지에 대해 NASA 본부가 제공한 명확한 지침을 통해 검토되어야 하며, 우리가 조사하는 모든 옵션의 가격표가 다음과 같다는 점을 다시 한 번 인정합니다. 아키텍처 선택에 관계없이 80억~110억 달러 범위에 있습니다.”라고 Figueroa는 말했습니다.

이어 “그 결정에 따라 하단에 가까울 수도 상단에 가까울 수도 있지만, 현실적이고 기술적이고 프로그램적인 계획을 세울 수 있도록 기관이 주의 깊게 살펴보는 것이 옳다”고 덧붙였다. “우리의 견해로는 문제가 해결될 때까지 이 임무를 기준으로 설정해서는 안 됩니다. 그렇지 않으면 모든 사람이 비현실적인 기대하에 살고 있기 때문입니다. 그것이 우리를 처음부터 이런 상황에 빠뜨린 것입니다.”

큰 기대 관리
NASA는 MSR에서 앞으로 나아갈 길을 계획하는 데 상당한 역풍을 안고 있습니다. NASA 과학임무국 부행정관인 산드라 코넬리(Sandra Connelly)는 자신의 논평에서 이 임무가 NASA의 최우선 과제로 남아 있음을 반복했으며, 2024년에는 NASA가 "지속 가능한 프로그램을 위한 예산 조정을 결정할 것"이라고 말했습니다.

Connelly는 "비용, 일정 및 기술적 관점에서 지속 가능해야 하며 궁극적으로 우리는 ESA와의 파트너십에 초점을 맞추고 전반적으로 동의해야 합니다."라고 Connelly는 말했습니다.

MSR 프로그램 디렉터인 Jeff Gramling은 FY24의 알 수 없는 예산 제약을 탐색하면서 APL(Applied Physics Lab)의 Steve Tebow를 본사 수준의 수석 엔지니어로 데려올 것이라고 말했습니다.

“그는 신선한 눈을 가지고 통합 팀을 이끄는 사람입니다. 올랜도가 말했듯이 탄력성을 추가하는 방법뿐만 아니라 비용을 절감할 수 있는 방법이 있는지 살펴보는 방법도 살펴보겠습니다.”라고 Gramling은 말했습니다. “예를 들어 올랜도와 그의 팀은 연간 자금 제약 내에서 생활하려면 임무 요소 단계를 검토해야 한다고 명시적으로 말했습니다. 그것은 우리가 살펴볼 것입니다.”

NASA 과학임무국 행성과학부 국장인 로리 글레이즈(Lori Glaze) 박사는 화성에서 깨끗한 샘플에 접근하는 것이 현재 또는 이전 물의 존재를 연구하고 생명체의 흔적을 찾는 목표를 달성하는 데 중요하다고 강조했습니다.

PSD가 직면한 자금 문제를 논의하면서 Glaze는 10년 보고서의 지침을 고수하고 MSR 비용이 해당 사무실 예산의 35%를 초과하지 않도록 노력할 것이라고 말했습니다.

“저는 실제로 그 지침이 매우 실용적일 뿐만 아니라 매우 유용하다고 생각합니다. 이는 Jeff Gramling과 제가 SMD 수준에서 Nicky Fox 및 Sandra와 협력하여 화성 표본 반환을 어떻게 달성하고 실행할 것인지에 대해 생각하면서 염두에 두었던 사항입니다. 나머지 행성 포트폴리오에 부정적인 영향을 미치지는 않습니다.”라고 Glaze는 말했습니다.

그녀는 그들에게 중요한 임무는 그녀가 "확인된 임무"라고 부르는 것을 궤도에 맞게 유지하는 것이라고 덧붙였습니다. 확인 검토를 통과한 임무에는 Psyche, Europa Clipper, VIPER 및 NEO(Near Earth Objects) 측량사 임무가 포함됩니다. 그녀는 그것들이 비용과 일정 모두에 대해 의회와 합의한 것이라고 말했습니다.

Glaze는 비용 절감 노력을 고려하면서 연구 및 분석 프로그램의 예산을 보호하기 위해 노력하고 있다고 말했습니다. 그녀는 8월에 더 긴축된 연방 예산이 결실을 맺으면 뉴 프론티어 프로그램의 기회 발표(AO)가 2026년 이전으로 늦어질 것이라는 점을 반복했습니다.

“Discovery와 SIMPLEx 역시 예산이 매우 부족한 한 제공될 가능성이 낮습니다. 따라서 앞으로 몇 년 안에는 나올 것 같지 않습니다.”라고 Glaze는 말했습니다.

코넬리는 NASA가 2024년 3월 말까지 IRB-2 보고서의 권고 사항에 응답할 계획이라고 말했습니다.

스페이스 클럽(Space Club)