‘부서지는’ 착륙 방법?
화성 착륙은 까다로운 작업입니다. 화성은 대기층이 얇기 때문에 우주선 착륙이 지구에서보다 어렵습니다. 지난 몇년 간 화성 탐사 임무 중 일부만이 성공적으로 착륙에 성공했습니다. 지난 2016년 유럽의 Schiaparelli 탐사선은 화성 착륙에 실패했습니다. 화성 도착 후 얼마 안 돼 연락이 두절되기도 했었죠.
당시 Schiaparelli 연구팀은 복잡한 착륙 과정을 간소화했습니다. 전통적인 방법인 하단 착륙장치나 에어백을 사용하지 않았습니다. 대신 ‘부서지는 방법’을 사용했습니다. 내부가 벌집 모양으로 되어있는 ‘알루미늄 허니콤 코어’를 사용했습니다. 그 위에 폴리에틸렌 커버를 덮었습니다. 착륙할 때 하단이 ‘부서지며’ 충격을 완화할 수 있는 방법을 사용한 겁니다.
하지만 Schiaparelli는 착륙에 실패했습니다. 계획은 괜찮았으나 계획대로 실시되지 않았기 때문입니다. Schiaparelli는 땅 위에 착륙하지 못하고 다른 곳에 충돌해버렸죠.
가능성 있다
독일우주센터의 Silvio Schroeder는 “이런 디자인은 크기가 작은 탐사선 임무에서 사용될 수 있다”고 이야기했습니다. 유럽우주기구(Europe Space Agency, ESA)는 이 방법을 다음 임무에 사용할 것으로 결정하진 않았지만 고려하고 있다고 합니다.
새로운 방법을 개발하기 위해서 연구진은 다른 조건에서 착륙 시스템이 어떻게 작동하는지 연구했습니다. 지금까지 다양한 각도와 속력으로 총 12번의 착륙 실험이 진행되었습니다. 실험은 초고속카메라로 녹화ㆍ측정되었고 낙하시 충격의 깊이도 계산했습니다.
연구진은 또한 실험 전에 결과를 예측하고 실제 실험의 타당성을 높이기 위해 수 많은 시뮬레이션을 진행했습니다. 실험과 시뮬레이션의 값이 대체로 일치하는 편이었습니다.
연구진은 “시뮬레이션과 실험 둘 다 이 방법이 안전하다는 것을 입증했다”고 밝혔습니다. 이어서 연구진은 “이번 실험 방법을 통해 탐사선을 목표 지점에 안전하게 데려다 줄 수 있을 것”이라고 주장했습니다.
실험에서 탐사선은 치명적인 손상을 입지도 않았습니다. 아직 탐사선이 넘어지는 것을 방지하는 등 제대로 된 안정성 실험을 실시하진 않았습니다만 이번에 실시된 실험에서는 매번 안정적인 모습을 보여줬습니다.
하지만 실험 중 탐사선이 착륙할 때 땅이 패이는 모습을 보였습니다. 착륙할 때 어느 정도 충격이 있다는 뜻이죠. 그 강도와 영향에 대해서는 아직 연구가 더 필요할 것으로 보입니다.
Schroeder는 “앞으로 구성 재료나 내부 구조를 바꿔가며 착륙 시 충격을 완화시킬 방법을 찾아볼 것”이라고 말했습니다.
ESA의 다음 임무는 ExoMars라는 탐사선을 이용한 화성 탐사입니다. 이 탐사선은 2020년에 발사될 예정이며 착륙 지점은 아직 정해지지 않았습니다. 화성에 착륙하기 위해 낙하산을 펼친 후 반동 추진 엔진을 가동하는 공력 제동방법을 사용할 것으로 예상됩니다.
역대 착륙에 성공한 탐사선
지금까지 성공적으로 화성에 착륙한 방법들은 역추진 로켓 엔진을 사용했습니다. NASA의 1970년대 Viking 탐사선을 시작으로 2000년대까지 Pathfinder, Spirit, Opportunity 탐사선들이 역추진 로켓 엔진을 활용했습니다.
‘크레인 시스템’을 사용한 사례도 있었습니다. 2012년 Curiosity 탐사선을 화성에 착륙시킬 때 사용된 방법인데요. ‘Sky Crane’이라는 장비가 탐사선을 매달고 반동 추진 엔진을 사용해 안전하게 Curiosity 탐사선을 육지에 내려 놓았습니다.
원제 : How a Future Mars Lander Could 'Crush It' on the Surface (http://www.seeker.com)
