인사이트호 착륙 상상도
[출처: NASA/JPL-Caltech]
27일 새벽 3시47분부터 "공포의 7분"
미국항공우주국(NASA)의 화성 탐사선 '인사이트(InSight)'가 이달 27일 새벽(이하 한국시간) 적도 인근의 엘리시움 평원(Elysium Planitia)에 착륙해 본격적인 지하탐사 임무에 들어간다.
NASA는 지난 5월5일 발사돼 205일의 비행 끝에 목표지에 도착하는 인사이트호의 화성 '대기권진입·하강·착륙(EDL)' 과정을 초단위로 공개하며 손에 땀을 쥐게 하는 지구촌 관심사로 만들어 가고 있다.
붉은 행성 화성에는 여러 차례 착륙시도가 있었지만, 성공률은 약 40%에 불과하다고 한다. 화성의 대기권이 지구의 1%밖에 안 돼 마찰력을 이용해 우주선의 하강 속도를 줄이는 것이 여의치 않은 편이다. 이 때문에 여러 나라에서 시도했지만, 화성 착륙에 성공해 탐사 임무를 진행한 나라는 아직 미국밖에 없다.
NASA는 지난 2008년 화성의 북극에 피닉스호를 성공적으로 착륙시킨 기술을 인사이트호 착륙에도 이용할 계획이다.
인사이트호가 화성 대기권 진입 목표점으로 잡은 곳은 화성 중심에서 약 3천522.2㎞ 떨어진 10x24㎞ 공간. 지구에서 화성까지 날아간 4억7천900만㎞를 고려하면 약 13만㎞ 밖에서 축구 골대로 공을 넣는 것과 같다고 한다.
인사이트는 이곳에서 대기권 진입 7분 전에 비행추진체를 분리하고 착륙선과 이를 감싸는 열판과 등판으로 된 '에어로셸'로 된 진입체만 남게 된다. 30초 뒤에는 열판이 대기권 진입방향을 향하도록 방향을 조정하고 이 작업을 마친 뒤 2분 안에 화성 대기권으로 돌입하게 된다.
인사이트호가 화성 대기권 진입후 착륙까지 걸리는 시간은 약 6분30초에 불과하다.
인사이트호 EDL 과정
[출처: NASA/JPL-Caltech]
새벽 3시47분께 초속 5.5㎞로 대기권 진입을 시작해 에어로셸로 1천500도에 달하는 대기권의 마찰온도를 견딘 뒤 낙하산을 펴고, 역추진 로켓을 가동한다. 이후 충격흡수 다리를 펴고 초속 2.24ｍ로 감속해 화성 표면에 닿기까지 성공적 연착륙을 위해 넘겨야 할 과정이 많기 때문에 NASA 관계자들은 이를 "공포의 7분"으로도 부른다.
화성 착륙 시간은 새벽 3시54분. 화성 시간으로는 오후 2시로 먼지폭풍이 없는 맑은 날씨라면 기온은 영하 8도쯤이지만 밤에는 영하 96도까지 내려갈 것으로 예상되고 있다.
인사이트호가 착륙을 목표로 한 곳은 동서로 130㎞, 남북으로는 27㎞에 달하는 광활한 구역으로 바람이나 대기권 밀도 등과 같은 변수가 많아 대기권 진입 목표점보다 훨씬 넓게 잡았다.
EDL 과정은 화성 궤도를 도는 '화성정찰위성(MRO)'이 인사이트호로부터 자료를 수신해 나중에 궤도를 돌며 지구로 전송하게 된다. 인사이트호와 함께 발사된 서류가방 크기의 큐브샛 마르코(MarCo)가 위치를 제대로 잡는다면 거의 즉각적으로 EDL 관련 자료를 전송할 수도 있을 것으로 기대되고 있다.
인사이트호의 착륙 성공 여부는 지구에서 전파망원경으로 수신할 극초단파(UHF) 안테나의 위치 신호와 X-밴드 안테나의 "삐" 신호를 통해서도 확인할 수 있다고 한다. 이중 X-밴드 안테나는 착륙 7분 뒤 가동돼 가장 확실한 신호로 간주되고 있다.
화성 지하탐사에 나설 인사이트호
[출처: NASA/JPL-Caltech]
인사이트호는 엘리시움 평원의 착륙지점에서 다른 곳으로 이동하지 않고 행성 전체의 지진과 지열 등을 탐사하게 된다. 이를 통해 약 45억년 전 지구와 '형제'로 태어났지만 현재는 전혀 다른 모습을 하고 있는 화성의 속살을 자세히 들여다보게 된다.
이는 지구 이외의 암석형 행성에 대한 이해를 넓힘으로써 태양계는 물론 외계 생명체 탐사에도 도움을 줄 것으로 기대를 모으고 있다.
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