마스 글로벌 서베이어

마스 글로벌 서베이어(Mars Global Surveyor; MGS)는 NASA에서 발사한 화성 탐사선이다. 1996년 11월 7일 델타 7925 로켓에 실려 발사되었다. 10개월간의 여행 끝에 1997년 9월 11일 화성 궤도에 진입하였다. 총 무게는 1030.5 kg이며, 출력은 980 W이다. 2006년 11월 5일 임무를 종료하였다.
목표.
MGS는 주요 임무 동안 다음과 같은 과학 목표를 달성했다.
MGS는 또한 그것의 확장된 임무의 다음과 같은 목표를 달성했다.
임무 시간대.
연락 두절.
2006년 11월 2일, NASA는 태양 전지판을 조정하라는 명령을 내린 후 우주선과 연락이 두절되었다. 며칠이 지나자 우주선이 안전 모드로 진입하여 추가 지시를 기다리고 있다는 희미한 신호가 수신되었다.
2006년 11월 21일과 22일, MGS는 화성 표면에 있는 오퍼튜니티 탐사선에 통신을 중계하지 못했다. 이 합병증에 대응하여, 화성 탐사 프로그램 매니저 후쿠 리는 "현실적으로, 우리는 통신을 다시 확립하기 위한 가장 가능성 있는 가능성들을 경험했고, 우리는 MGS로부터의 놀라운 과학적 관측의 흐름이 끝났을 가능성에 직면해 있다"고 말했다.
2007년 4월 13일, NASA는 우주선 시스템 소프트웨어에 대한 매개변수 업데이트의 결함으로 인해 우주선의 손실이 발생했다고 발표했다. 그 우주선은 중복성과 오류 확인을 위해 시스템 소프트웨어의 동일한 사본 두 개를 보관하도록 설계되었다. 소프트웨어에 대한 후속 업데이트는 두 개의 독립 운영자가 서로 다른 매개 변수를 가진 별도의 복사본을 업데이트할 때 인적 오류가 발생했다. 이것은 우주선의 손실을 초래한 메모리 결함을 알게 모르게 포함하는 수정 업데이트가 뒤따랐다.
원래 이 우주선은 화성 1년(약 지구 2년) 동안 화성을 관측하기 위한 것이었다. 하지만, 반환된 방대한 양의 귀중한 과학 자료를 바탕으로, NASA는 이 임무를 세 번 연장했다. MGS는 약 450km 고도에서 안정적인 원 궤도를 유지하고 있고, 최초 발사 당시 약 2047년 이후 어느 시점에서 행성의 표면에 충돌할 것으로 예상되었으며, 그 때까지 화성 주위를 50년 동안 돌았다. 이것은 우주선에 달라붙을 수 있는 세균에 의한 화성 표면의 오염을 방지하기 위한 것이다.
우주선 개요.
덴버의 록히드 마틴 우주공장에서 제작된 이 우주선은 직사각형 모양의 상자이며 반대쪽에서 날개와 같은 돌출부(태양판)가 펼쳐져 있다. 발사 당시 추진체를 가득 실었을 때, 이 우주선의 무게는 1,060kg이었다. 그것의 질량의 대부분은 우주선 중앙을 차지하는 상자 모양의 모듈에 있다. 이 중앙 모듈은 두 개의 작은 직사각형 모듈을 서로 쌓아 올려 만든 것으로, 그 중 하나는 장비 모듈이라고 불리며 우주선의 전자 장치, 과학 기구, 그리고 1750A 미션 컴퓨터를 보관한다. 추진 모듈이라고 불리는 다른 모듈에는 로켓 엔진과 추진제 탱크가 들어 있다. 화성 글로벌 서베이어 임무는 개발 및 건설에 약 1억 5400만 달러, 발사에는 6500만 달러가 들었다. 미션 운영 및 데이터 분석 비용은 연간 약 2천만 달러이다.
계측기.
다섯 개의 계측기들이 MGS를 타고 갔다.
에어로브레이킹의 첫 번째 완전 시험.
그 우주선은 더 작은 델타 II 로켓에서 발사되었고, 우주선 무게에 제한을 필요로 했다. 추진체를 보존하면서 임무에 필요한 거의 원형 궤도를 달성하기 위해, 팀은 일련의 에어로브레이킹 기동을 설계했다. 에어로브레이킹은 금성의 마젤란 임무에 의해 성공적으로 시도되었지만, 새로운 절차의 첫 번째 완전한 시험은 MGS에 의해 수행될 예정이었다.
처음에, MGS는 진입하는데 45시간이 걸리는 타원 궤도에 진입했다. 궤도는 북반구 상공 262 km, 남반구 상공 54,026 km의 근점을 가지고 있어 거의 원형 궤도에서 멀리 떨어져 있었다.
궤도 진입 후, MGS는 궤도 근점을 약 110km 고도에서 화성 대기 상층 경계로 낮추기 위해 일련의 궤도 변경을 수행했다. 대기권을 통과할 때마다 우주선은 대기권 저항 때문에 속도를 줄였다. 이 느린 속도는 우주선이 궤도의 정점을 통과하는 다음 통과 때 고도를 잃게 했다. MGS는 궤도의 고점을 54,000km에서 450km 부근 고도로 낮추기 위해 4개월에 걸쳐 이 에어로브레이킹 기술을 사용할 계획이었다.
임무를 시작한 지 약 한 달 후에, 행성의 대기압이 우주선의 두 개의 태양 전지판 중 하나를 뒤로 구부리게 만든다는 것이 발견되었다. 문제의 패널은 발사 직후 소량의 손상을 입혔으며, 그 정도는 대기력의 영향을 받기 전까지는 분명해지지 않았다. 태양 전지판에 더 이상의 손상을 막기 위해 대기권 밖으로 인공위성 탐사를 올려야 했고 새로운 임무 계획을 세워야 했다.
1998년 5월부터 11월까지 에어로브레이킹은 일시적으로 중단되어 궤도가 태양에 대한 적절한 위치로 표류하고 태양 전지판의 최적 사용을 가능하게 했다. 에어로브레이킹 중 데이터 수집은 원래 임무 계획에 없었지만, 모든 과학 기구는 기능성을 유지했고 '예상치 못한 관측 보너스 기간' 동안 방대한 양의 데이터를 얻었다. 연구팀은 0200과 1400의 예상 고정 시간보다 다양한 시간에 걸쳐 대기에 대한 더 많은 정보를 평가할 수 있었고, 포보스와 세 번의 가까운 만남 동안 데이터를 수집할 수 있었다.
마침내, 1998년 11월부터 1999년 3월까지, 에어로브레이킹이 재개되었고 궤도의 고점을 450km까지 줄였다. 이 고도에서, MGS는 화성 주위를 2시간마다 한 바퀴 돌았다. 에어로브레이킹은 궤도가 태양에 대한 적절한 위치로 표류하는 것과 동시에 종료될 예정이었다. 지도 제작 작업을 위해 원하는 방향에서, 우주선은 항상 14:00 (화성 시간)에 남쪽에서 북쪽으로 이동하면서 낮 적도를 건넜다. 이 기하학은 과학 수익의 총 품질을 향상시키기 위해 선택되었다.
미션 결과.
지도 제작.
이 우주선은 평균 고도 378km에서 117.65분에 한 번씩 화성 주위를 돌았다. 극에 가까운 궤도(반사 = 93°) 그것은 거의 완벽하게 원형이고, 남극에서 북극으로 한 시간 안에 이동한다. 고도는 궤도를 태양 동기식으로 만들기 위해 선택되었고, 그래서 다른 날짜에 동일한 표면 형상의 우주선에 의해 촬영된 모든 이미지는 동일한 조명 조건에서 촬영되었다. 각각의 궤도 후에, 그 우주선은 화성이 그 아래에서 회전했기 때문에 서쪽으로 28.62°돌아간 행성을 보았다. 사실상, MGS는 태양과 정확히 같은 속도로 한 시간대에서 다음 시간대로 이동하기 때문에 항상 14:00이었다. 7화성일과 88개의 궤도를 돈 후에, 그 우주선은 동쪽으로 59km의 간격을 두고 대략 이전의 경로를 되돌아갈 것이다. 이를 통해 표면 전체를 최종적으로 완전히 덮을 수 있었다.
확장된 임무에서, MGS는 바로 밑에 있는 행성을 연구하는 것 이상의 일을 했다. 일반적으로 롤과 피치를 수행하여 천저에서 벗어난 영상을 얻는다. ROTOs(Roll Only Targeting Opportunities)라고 불리는 롤 기동은 우주선을 지상 트랙에서 왼쪽 또는 오른쪽으로 굴려 천저로부터 30°까지 영상을 촬영했다. 우주선과 행성 사이의 상대적인 움직임을 보상하기 위해 피치 조작이 추가되는 것이 가능했다. 이를 CPROTO(Compensation Pitch Roll Targeting Opportunity)라고 불렀으며, 탑재 MOC(화성 궤도 카메라)에 의한 고해상도 영상 촬영이 가능했다.
이것 외에도, MGS는 다른 우주선이나 화성의 달과 같은 궤도를 도는 다른 물체들의 사진을 찍을 수 있었다. 1998년에 MOC 이미지 55103에서 발견된 포보스 모노리스라고 불리는 것을 촬영했다.
우주선이 촬영한 화성 표면의 고해상도 사진 수백 장을 분석한 후, 한 연구팀은 이 행성의 풍화와 바람이 지형을 형성한다는 것을 발견했는데, 특히 지구의 일부 사막과 매우 유사한 모래언덕을 형성한다는 것을 발견했다.
이 임무의 다른 발견들은 아래와 같다.
렌즈-티링 테스트.
MGS의 데이터는 일반 상대론적 렌즈-티링 테스트에 사용되었다. 행성처럼 회전하는 질량을 중심으로 움직이는 시험입자의 궤도면의 작은 세차운동으로 구성된 제3세차운동이다. 이 결과에 대한 해석은 논쟁의 대상이 되어 왔다.
화성에 물이 있다는 추가 증거.
수백 개의 도랑들이 액체 상태의 물에서 형성된 것으로, 최근에 발견되었다.
화성의 몇몇 수로는 지속적인 유체 흐름을 암시하는 내부 수로를 드러냈다. 가장 잘 알려진 것은 나네디 계곡에 있는 것이다. 또 다른 하나는 니르갈 계곡에서 발견되었다.
2006년 12월 6일, NASA는 테라 사이렌룸과 센타우루스 몬테스의 두 분화구 사진을 공개했는데, 이 사진들은 1999년에서 2001년 사이 어느 시점에 화성에 물이 흐르고 있음을 보여준다. 이 사진들은 MGS에 의해 제작되었고, 이 우주선이 화성에 대한 우리의 지식과 화성에 물이 존재하는지 여부에 대한 질문에 대한 최종적인 기여를 했을 가능성이 크다.