| 중국 “톈원(天问) 1호” 화성탐사선 발사 | ||
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  2020년 7월 23일 12시 41분, 중국 최초의 화성탐사선이 원창(文昌)우주발사장에서 창정(长征) 5호 야오쓰(遥四) 운반로켓에 의해 성공적으로 발사되었다. 이는 중국 최초의 화성탐사 임무[톈원(天问) 1호 임무]의 본격적 시행과 아울러 중국 심우주탐사의 새로운 장을 열었음을 의미한다. 2016년 1월에 가동된 중국의 화성탐사 임무는 2020년에 한번 발사로 화성 궤도비행, 착륙 및 순찰 탐사를 달성하는 것을 목표로 한다. 태양계 8대행성 중, 화성의 물리적 특성과 화학적 특성이 지구와 가장 가깝다. 화성은 고산, 평원, 협곡 등 다양한 지형을 가지고 있으며 남쪽에는 운석의 충격을 받은 고지대와 협곡이 있고 북쪽은 주로 용암으로 메워진 평원이며 자전축 기울기 및 자전 주기가 지구와 비슷하고 낮밤의 길이 및 사계절 변화가 지구와 거의 비슷하다. 화성의 생명 조건 존재의 여부 및 지구의 과거 또는 미래인지의 여부는 화성 연구의 주요한 과학적 과제이다. 화성에 대한 연구는 지구의 진화를 이해하는데 매우 중요한 의미가 있다. 국제적으로 화성에 대한 탐사는 20세기 60년대에 시작되었으며 2020년 6월까지 40여차의 탐사 임무를 수행하였고 그중 24차 성공하였다. 20세기 90년대부터 지금까지, 화성 탐사는 신기술 개발과 과학적 발견을 주요 구동력으로 하였고 화성 탐사에 대한 절정을 이끌어 거대한 진전을 이루었다. 기술 발전 수준에서, 화성에 대한 비행, 궤도비행, 착륙, 순찰탐사를 달성했지만 샘플링 반환과 유인 탐사는 여전히 어려움이 있다. 과학 연구 측면에서, 국제적으로 다양한 탐사 형식과 임무를 통하여 화성 궤도 운동 규칙과 매개변수, 화성 대기, 화성 지형 및 지질구조 등 분야에서 풍부한 성과를 달성했다. 기존의 탐사와 성과는 중국의 최초 화성 탐사를 위한 방향과 도전을 제시했다. 중국은 창어(嫦娥) 1호 달 탐사 임무를 성공적으로 달성한 후 심우주 탐사의 후속적인 개발 계획을 세웠다. 2010년 8월 달 이외의 심우주 탐사의 종합적인 계획을 제안하였고 수년간의 노력을 거쳐, 2016년 1월에 본격적으로 시행되었다. 중국의 화성탐사 임무는 시작이 늦지만 규모가 크며 시작부터 세계 선진 수준을 목표로 삼고 세계 최초로 한번 발사로 "궤도비행, 착륙, 순찰탐사"를 달성하는 것을 명확한 목표로 하였다. 목표를 순조롭게 달성할 경우, 중국은 세계 두 번째로 독자적으로 화성 착륙과 순찰탐사 기술을 파악한 나라가 될 전망이다. 톈원 1호 화성탐사선은 궤도선과 착륙선으로 구성되었고 착륙선은 진입 모듈과 화성탐사로버를 포함한다. 진입 모듈은 화성 진입, 하강 및 착륙 임무를 수행하고 화성탐사로버는 다양한 과학 탑재체를 장착하여 착륙 구간에서 순찰 탐사를 수행한다. 중국우주과학기술그룹 제5연구소 연구팀은 4년간 노력을 거쳐 예정된 일정에 따라 탐사선의 프로토타입 개발, 초기 샘플 개발, 비행모델 개발, 대규모 시스템 도킹 테스트 등 작업을 완성했다. 톈원 1호의 엔지니어링 목표는 화성 제동 포획, 진입/하강/착륙(EDL), 장기 자율 관리, 원격 관측제어 통신, 화성 표면 순찰 등 핵심 기술을 파악하여 화성 궤도 탐사와 순찰 탐사를 달성하고 화성 탐사의 과학적 데이터를 획득함으로써 중국의 심우주 탐사 분야의 기술적 도약을 달성하는 것이다. 아울러, 이번 화성 탐사를 통해 설계, 제조, 테스트, 비행 임무 실시, 과학 연구, 엔지니어링 관리 및 인력 구축 등을 포함하는 완전한 심우주 탐사 엔지니어링 시스템을 구축하여 심우주 탐사의 지속가능한 발전을 촉진할 전망이다. 중국은 이번 임무를 통해 화성 형태와 지질구조, 화성 표면 토양 특성, 수분과 결빙 분포, 화성 표면 물질 구성, 화성 대기 전리층, 표면 기후와 환경 특성, 화성 물리장과 내부 구조 등 연구를 전개할 계획이다. 이번 임무의 비행 과정은 발사, 지구-화성 간 궤도전이, 화성 포획, 화성 정박, 궤도 이탈 착륙 및 과학 탐사 등 6개 단계를 포함한다. 임무의 후속 단계 계획은 로켓에서 분리된 후, 탐사선의 솔라윙과 지향성 안테나를 차례로 펼치고 관측·제어 시스템의 지원으로 약 7개월 동안 비행하여 화성에 도착하며 그 기간에 심우주 기동과 중도 교정을 수행한다. 탐사선이 화성 궤도에 진입하여 제동된 후, 2-3개월의 궤도 비행 후, 우선 창구에 진입하며 그 사이에 착륙 구역 상공에서 착륙 구역에 대한 탐사를 수행한다. 탐사선은 기회를 택하여 하강 기동을 수행하고 착륙선와 궤도선이 분리된다. 궤도선은 업트랙(Up track)하여 정박 궤도로 되돌아와 착륙 과정을 위한 중계 통신을 제공한다. 착륙선은 화성 대기권에 진입하여 트림 날개(Trim wing) 전개, 낙하산 개방, 밑창 분리, 백커버(Back cover) 분리, 동력 감속, 공중정지, 장애물 회피와 완속 하강, 착륙 버퍼 등 동작을 차례로 진행하여 화성 표면에 착륙한다. 착륙선이 안전하게 착륙된 후, 화성탐사로버와 착륙 플랫폼이 잠금 해제되어 분리된다. 화성탐사로버는 착륙 플랫폼을 벗어나 순찰 탐사를 시작하고 궤도선은 중계 궤도에 진입하여 화성탐사로버를 위한 중계 통신을 제공하며 아울러, 과학 탐사를 수행한다. 화성탐사로버가 탐사 임무를 완료한 후, 궤도선은 미션 궤도에 진입하여 화성에 대한 글로벌 원격감지 탐사를 전개하고 아울러, 화성탐사로버를 위한 중계 통신을 제공한다. 달 탐사에 비해 화성 탐사는 어려움이 더 크다. 화성은 지구와 상대적으로 멀리 떨어져 있기 때문에 발사, 궤도, 제어, 통신 및 전력 등 기술에 대한 요구가 아주 높다. 중국 최초의 화성 탐사 임무는 다른 나라의 화성 탐사 모드를 반복하지 않았다. 시작점이 높고 많은 어려움을 극복하였다. 대량의 설계, 시험검증 작업을 전개하고 다양한 가능성에 대한 상세한 대응방안을 제정하였다. 중국의 최초 화성 탐사 임무는 여전히 거대한 위험과 미지의 도전에 직면하고 있다. 결과에 관계없이 중국은 심우주에 대한 탐사를 멈추지 않을 계획이다. 정보출처 : http://digitalpaper.stdaily.com/http_www.kjrb.com/kjrb/html/2020-07/24/content_449214.htm?div=-1&tdsourcetag=s_pctim_aiomsg |
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