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오퍼튜니티 (탐사차)

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1. 개요

오퍼튜니티는 화성의 물 존재 여부를 탐구하기 위해 설계된 NASA의 화성 탐사차이다. 2003년 7월 발사되어 2004년 1월 화성에 착륙했으며, 90 화성일의 임무 기간을 훨씬 넘어 2019년 2월 임무가 종료될 때까지 활동했다. 오퍼튜니티는 태양광을 전력으로 사용하며, 다양한 카메라와 분광기를 탑재하여 암석과 토양을 분석하고, 과거 물 활동의 증거를 찾았다. 주요 탐사 목표는 물과 관련된 광물을 찾고, 화성의 지질학적 과정, 기후, 생명체 존재 가능성을 조사하는 것이었다. 오퍼튜니티는 이글 크레이터, 인듀어런스 크레이터, 빅토리아 크레이터, 인데버 크레이터 등 다양한 지역을 탐사하며 적철석, 점토 광물 등을 발견하여 과거 화성에 물이 존재했음을 시사했다. 2018년 6월 발생한 모래 폭풍으로 인해 통신이 두절되었고, 2019년 2월 임무가 공식적으로 종료되었다.

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오퍼튜니티 (탐사차)
기본 정보
화성 탐사 로버
화성 표면에서 작동하는 오퍼튜니티 상상도
임무 유형화성 탐사차
운영 기관NASA
웹사이트화성 탐사 로버
COSPAR ID2003-032A
SATCAT27849
임무 기간계획: 90 솔(92.5일) / 실제: 5,352 솔 (5,498일) (8 화성년, 15 지구년)
건조 질량185 kg
전력태양 전지: 140 W
발사 날짜2003년 7월 8일, 03:18 UTC
발사 로켓델타 II 헤비
발사 장소케이프커내버럴 공군 기지 SLC-17B
발사 계약자보잉
마지막 교신2018년 6월 10일
임무 종료 선언일2019년 2월 13일
화성 도착 날짜2004년 1월 25일, 05:05 UTC SCET MSD 46236 14:35 AMT
화성 착륙 위치이글, 메리디아니 평원
이동 거리45.16 km
프로그램화성 탐사 프로그램
이전 미션스피릿
다음 미션MRO
프로그램2NASA 화성 탐사 로버
이전 미션2스피릿
다음 미션2큐리오시티
미션 패치
오퍼튜니티 미션 패치, 덕 다저스(대피 덕) 출연
추가 정보
일본어 명칭オポチュニティ (MER-B)
한국어 명칭오퍼튜니티 (탐사차)

2. 목표

오퍼튜니티와 스피릿에게 주어진 가장 큰 과학적 목표이자 해결하고자 하는 의문은 '언제 화성이 존재했는가?'이다. 현재는 화성에 액체 물이 존재하지 않지만, 과거에 물이 존재했던 흔적들이 담긴 토양이나 암석, 광물 등을 탐사차에 탑재된 장비를 통해 분석하여 그 근원과 정확한 시기 등을 분석하는 것이 오퍼튜니티와 스피릿에게 주어진 궁극적 목표였다.

세부적인 목표는 다음과 같다.[70]

목표내용
화성에 생명체가 존재하는지의 여부 규명현재까지 알려진 모든 생명체는 생명 활동을 위해 액체 상태의 물을 필요로 한다. 만약 화성에도 생명체가 존재한다면 그 또한 예외는 없을 것이기 때문에, 화성에서 물이 흘렀던 흔적이 남은 지역 내에서 탐사를 진행하여 생명체의 존재 혹은 그 증거나 흔적을 찾아낸다.
화성의 대기와 기후의 특징 분석대기기후에 관한 조사는 탐사차의 탐사 우선 순위의 상위권에 있는 중요한 목표이다. 현재 화성의 기후가 과거와 같았는지, 혹은 앞으로도 이 기후가 계속될 것인지 등의 여러 탐사를 진행한다.
화성의 지질학적 정보 조사현재 화성에서 일어나고 있거나 과거에 있었던 풍화, 침식, 화산 활동, 운석 충돌, 지각 변동 등의 활동들이 현재의 화성 표면에 어떠한 영향을 끼쳤는지 알아낸다.
미래의 화성 유인 탐사 준비언젠가 인간이 화성에 발을 디딜 수 있는 시기가 올 것이다. 현재 기술력만으론 화성에 가서 조사를 한 후, 지구까지 안전하게 귀환하는 것에는 크나큰 위험 부담과 비용이 잇따른다. 이를 최소한으로 줄이기 위하여 탐사차들이 수집한 정보를 통해 화성이 인간에게 끼칠 수 있는 부정적 영향을 밝혀내어 그것을 무력화시킬 수 있도록 한다.



화성 탐사 로버 임무의 과학적 목표는 다음과 같았다.[12]


  • 과거 물 활동의 단서를 담고 있는 다양한 암석과 토양을 탐색하고 특징을 규명한다. 특히, 강수, 증발, 퇴적 시멘트화, 또는 열수 활동과 같은 물과 관련된 과정에 의해 침전된 광물을 포함하는 샘플을 찾는다.
  • 착륙 지점 주변의 광물, 암석, 토양의 분포와 조성을 파악한다.
  • 지역 지형을 형성하고 화학적 특성에 영향을 미친 지질학적 과정을 결정한다. 이러한 과정에는 물이나 바람에 의한 침식, 퇴적, 열수 메커니즘, 화산 활동 및 크레이터 형성이 포함될 수 있다.
  • 화성 정찰 궤도선(MRO) 기기가 수행한 지표면 관측의 보정과 검증을 수행한다. 이는 궤도에서 화성 지질을 조사하는 다양한 기기의 정확성과 효과를 결정하는 데 도움이 된다.
  • 철을 함유한 광물을 찾고, 물을 함유하거나 철을 함유한 탄산염과 같이 물 속에서 형성된 특정 광물 유형의 상대적인 양을 식별하고 정량화한다.
  • 암석과 토양의 광물학과 질감을 특징지어 그들을 생성한 과정을 결정한다.
  • 액체 상태의 물이 존재했던 환경 조건에 대한 지질학적 단서를 찾는다.
  • 그러한 환경이 생명체에 적합했는지 평가한다.

3. 설계

오퍼튜니티는 로커-보기 서스펜션 시스템을 장착한 6륜 로봇으로, 각 바퀴마다 독립적인 모터가 있어 험난한 지형에서도 이동할 수 있다. 최대 30도의 경사에서도 안정적으로 작동한다.

3. 1. 주요 장비

오퍼튜니티는 높이 1.5 m, 너비 2.3 m, 길이 1.6 m에 무게는 180kg이고, 태양광 발전을 통해 작동하며, 로커-보기 방식으로 움직이는 6개의 바퀴가 부착되어 있다. 각 바퀴에는 모터가 부착되어 있으며, 바퀴는 전방과 후방으로 곧게 뻗어 있고 주행의 안전성을 위해 30도씩 꺾여 있다. 최대 속력은 초속 5 cm 지만 평균 속력은 초속 0.89 cm이다. 오퍼튜니티와 쌍둥이 로버인 스피릿에는 9·11 테러를 기리기 위해 파괴된 세계 무역 센터 건물의 금속이 실려 있다.

오퍼튜니티에 탑재된 컴퓨터는 20 MHz RAD6000 CPU로 RAM 128MB, ROM 3MB, 플래시 메모리 256MB이다. 작동 온도는 -40 °C에서 40 °C 사이로 방사성 동위원소 히터를 통해 유지된다. 만일의 사태에 대비한 전기 히터도 부착되어 있으며, 금 코팅과 실리카 에어로젤이 단열재 역할을 한다.[71] 태양 전지는 1 화성일 동안 4시간 충전으로 140 W의 전력을 충전하고 여분의 전력은 리튬 이온 배터리에 저장되어 야간 활동용으로 쓰인다.

통신에는 저이득 안테나와 조종 가능한 고이득 안테나가 쓰이는데, 둘 모두 지구와 직접 교신이 가능하지만 저이득 안테나는 주로 탐사 정보 데이터를 화성 궤도선으로 전달하는 기능으로 쓰인다.[72]

부착된 탐사 장비는 다음과 같다:[37]

장비설명
파노라마 카메라(Pancam)색과 질감, 광물학에 관한 조사와 지형 연구용
탐색 카메라(Navcam)주행용 저해상도 광범위 모노크롬 카메라
Mini-TES토양과 암석의 성분을 분석할 수 있는 적외선 분광기
Hazcam로버 주위의 환경을 조사할 수 있는 범위 120° 짜리 흑백 카메라



로봇 팔에 부착된 탐사 장비는 다음과 같다:[38]

장비설명
뫼스바우어 분광계 (MB) MIMOS II토양과 암석의 광물학 관련 연구, 조사용
알파 입자 X선 분광계 (APXS)수집한 암석과 토양의 성분 검사
자석자기력을 띄는 입자와 먼지 수집
현미경 이미저(MI)수집한 암석과 토양을 확대하여 조사할 수 있는 고해상도 현미경
암석 마모 도구 (RAT)수집 암석 정밀 조사용



부착된 카메라들의 해상도는 1024px × 1024px이며, 촬영 후 ICER 포맷으로 압축한 후, 저장장치에 저장한 이후에 전송한다.

이름은 나사에서 주관한 학생 에세이 공모전에서 선정되어 지어졌다.[73]

오퍼튜니티의 파노라마 카메라 장비

3. 2. 통신 및 전력

오퍼튜니티는 높이 1.5m, 너비 2.3m, 길이 1.6m, 무게 180kg이다. 태양광 발전을 통해 전력을 공급받으며, 로커-보기 방식으로 작동하는 6개의 바퀴가 부착되어 있다. 각 바퀴에는 모터가 부착되어 있고, 바퀴는 전방과 후방으로 뻗어 있으며 주행 안전성을 위해 30도씩 꺾여 있다. 최대 속력은 5cm/s이지만 평균 속력은 0.89cm/s 정도이다.

오퍼튜니티에 탑재된 컴퓨터는 20 MHz RAD6000 CPU로 RAM 128MB, ROM 3MB, 플래시 메모리 256MB이다. 작동 온도는 -40°C에서 40°C 사이로 방사성 동위원소 히터를 통해 유지된다. 만일의 사태에 대비한 전기 히터도 있으며, 금 코팅과 실리카 에어로젤이 단열재 역할을 한다.[71] 태양 전지는 1 화성일 동안 4시간 충전으로 140W의 전력을 충전하고, 여분의 전력은 리튬 이온 배터리에 저장되어 야간 활동에 사용된다.

통신에는 저이득 안테나와 조종 가능한 고이득 안테나가 사용된다. 두 안테나 모두 지구와 직접 교신이 가능하지만, 저이득 안테나는 주로 탐사 정보를 화성 궤도선으로 전달하는 데 사용된다.[72]

로버는 태양 전지와 충전식 화학 배터리를 조합하여 사용한다.[40] 8개의 셀로 구성된 2개의 충전식 리튬 배터리를 가지고 있으며, 각 셀은 8 암페어시 용량을 가진다.[41] 임무 시작 시 태양 전지판은 하루 약 900 와트시(Wh)까지 공급할 수 있었지만, 다양한 요인에 따라 달라질 수 있었다.[40] 이글 크레이터에서는 하루 약 840 Wh를 생산했지만, 2004년 12월 319 솔(Sol)까지는 하루 730 Wh로 감소했다.[42]

화성지구처럼 계절적 변화가 있어 겨울 동안 햇빛이 줄어든다. 화성의 1년은 지구보다 길어 계절은 약 2 지구년에 한 번 순환한다.[43] 2016년까지 오퍼튜니티는 7번의 화성 겨울을 겪었으며, 이 기간 동안 전력 수준이 떨어져 많은 전력을 사용하는 활동을 피했다.[43] 첫 번째 겨울 동안 전력 수준은 두 달 동안 하루 300 Wh 미만으로 떨어졌지만, 이후 몇 번의 겨울은 그만큼 심하지 않았다.[43]

전력을 감소시키는 또 다른 요인은 대기 중의 먼지, 특히 먼지 폭풍이다.[44] 먼지 폭풍은 화성이 태양에 가장 가까울 때 자주 발생한다.[44] 2007년의 먼지 폭풍은 오퍼튜니티와 스피릿의 전력 수준을 매우 낮춰 하루에 몇 분 동안만 작동할 수 있었다.[44] 2018년 먼지 폭풍으로 오퍼튜니티는 6월 12일에 동면 모드에 들어갔지만,[45][46] 10월 초 폭풍이 약해진 후에도 침묵했다.[22]

4. 임무

오퍼튜니티의 화성 표면 예상 활동일은 90 화성일이었지만, 임무가 수차례 연장되었다.

오퍼튜니티는 지금까지 활동한 로버 중에서 가장 긴 거리를 주행했다 (출처: NASA 2014년 7월 28일 기준)


오퍼튜니티의 착륙 지점 (별 모양으로 표시된 부분)


''오퍼튜니티''와 ''스피릿'' 탐사 로버는 장기적인 화성 탐사 계획의 일부인 화성 탐사 로버 프로그램에 참여했다. 화성 탐사 프로그램의 4가지 주요 목표는 화성에 생명체의 존재 가능성이 있는지(특히 화성에서 회수 가능한 물을 찾을 수 있는지), 화성의 기후와 지질학적 특성을 규명하고, 잠재적인 유인 화성 탐사를 준비하는 것이었다. 화성 탐사 로버는 화성 표면을 가로질러 이동하며 주기적인 지질학적 분석을 수행하여 과거 화성에 물이 존재했는지와 이용 가능한 광물의 종류를 파악하고, 화성 정찰 위성(MRO)이 수집한 데이터를 뒷받침하는 역할을 수행했다.[13] 두 로버 모두 예상 수명이 90 솔 (92 지구일)로 설계되었지만, 예상보다 훨씬 오래 작동했다. ''스피릿''의 임무는 예상 수명보다 20배나 더 오래 지속되었으며, 부드러운 모래에 갇혀 스스로를 빼내려다가 전력을 소모하여 2011년 5월 25일에 임무 종료가 선언되었다. ''오퍼튜니티''는 90 솔 계획 수명보다 55배나 더 오래 지속되었다.

델타 II 헤비(7925H-9.5)가 2003년 ''오퍼튜니티'' 탐사차를 싣고 17-B 발사대에서 발사되고 있다


''스피릿''과 ''오퍼튜니티''는 2003년 6월 10일과 7월 8일에 각각 한 달 간격으로 발사되었으며, 두 탐사차 모두 2004년 1월까지 화성 표면에 도달했다. ''오퍼튜니티''의 발사는 NASA의 발사 서비스 프로그램(Launch Services Program)에서 관리했다. 이는 델타 II 헤비의 첫 발사였다. 발사 기간은 2003년 6월 25일부터 7월 15일까지였다. 첫 번째 발사 시도는 2003년 6월 28일에 있었지만, 사정 안전 및 바람으로 인해 9일 늦은 2003년 7월 7일에 발사되었으며, 이후 로켓의 품목(단열재 및 배터리)을 교체하기 위해 지연되었다. 매일 두 번의 즉각적인 발사 기회가 있었다. 발사 당일에는 밸브를 수리하기 위해 두 번째 기회(동부 표준시 오후 11시 18분)로 발사가 연기되었다.[14]

2003년 7월 9일부터 2004년 1월 25일까지 오퍼튜니티의 궤적 애니메이션
태양 ·  지구 ·  화성 ·  오퍼튜니티


화성 탐사 로버 임무의 과학적 목표는 다음과 같았다:[12]

  • 과거 물 활동의 단서를 담고 있는 다양한 암석과 토양을 탐색하고 특징을 규명한다. 특히, 강수, 증발, 퇴적 시멘트화, 또는 열수 활동과 같은 물과 관련된 과정에 의해 침전된 광물을 포함하는 샘플을 찾는다.
  • 착륙 지점 주변의 광물, 암석, 토양의 분포와 조성을 파악한다.
  • 지역 지형을 형성하고 화학적 특성에 영향을 미친 지질학적 과정을 결정한다. 이러한 과정에는 물이나 바람에 의한 침식, 퇴적, 열수 메커니즘, 화산 활동 및 크레이터 형성이 포함될 수 있다.
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  • 액체 상태의 물이 존재했던 환경 조건에 대한 지질학적 단서를 찾는다.
  • 그러한 환경이 생명체에 적합했는지 평가한다.


탐사 과학 장비는 다음과 같았다:[37]

  • 파노라마 카메라(Pancam) – 현지 지형의 질감, 색상, 광물 조성 및 구조를 조사했다.
  • 탐색 카메라(Navcam) – 항해 및 주행을 위한 더 넓은 시야각을 가지지만 해상도는 더 낮은 흑백 카메라.
  • 소형 열 방출 분광계(Mini-TES) – 면밀한 조사가 필요한 유망한 암석과 토양을 식별하고, 그들을 형성한 과정을 파악했다.
  • Hazcam - 탐사선의 주변 환경에 대한 추가 데이터를 제공하는 120도 시야각의 두 개의 흑백 카메라.


탐사선 팔에는 다음과 같은 장비가 장착되었다:[38]

  • 뫼스바우어 분광계 (MB) MIMOS II – 철을 함유한 암석과 토양의 광물 조성을 정밀 조사하는 데 사용되었다.
  • 알파 입자 X선 분광계 (APXS) – 암석과 토양을 구성하는 원소의 풍부도를 정밀 분석했다.
  • 자석 – 자기 먼지 입자를 수집하기 위한 도구.
  • 현미경 이미저(MI) – 암석과 토양의 고해상도 근접 이미지를 획득했다.
  • 암석 마모 도구 (RAT) – 탑재 장비로 조사를 위해 신선한 물질을 노출시켰다.


''오퍼튜니티''는 임무 전반에 걸쳐 JPL 로봇 공학자 반디 베르마를 포함한 여러 운영자에 의해 '조종'되었다.[39]

4. 1. 주요 탐사 지역

오퍼튜니티의 최초 착륙지는 이글 분화구였다. 평지가 아닌 충돌구에 착륙했지만 성공적으로 토양과 암석을 조사하고 주변의 파노라마 이미지를 촬영했다.[74] 조사 결과, NASA 과학자들은 화성에 적철석이 있다는 것을 발견하여 과거에 이 존재했다는 가설을 세울 수 있었다.[75] 이후, 2004년 7월부터 12월까지 인듀런스 분화구에서 탐사를 진행했고,[76][77] 자신의 열 차폐막이 버려진 곳 근처에서 훼손되지 않은 운석을 발견했다. 이 운석은 열 차폐막(Heat Shield)에서 이름을 따 ‘Heat Shield Rock’이라고 명명되었다.[78]

2005년 4월 말부터 6월 초까지 오퍼튜니티는 모래 언덕에 바퀴 몇 개가 파묻히는 사고를 겪었다.[79] 지구에서 약 6주 동안 오퍼튜니티에 손상을 주지 않고 안전하게 바퀴를 빼내어 다시 활동을 재개할 수 있는 방안을 실험했고,[80] 철저한 계획과 검토 끝에 오퍼튜니티는 성공적으로 빠져나와 탐사를 계속했다.[81]

그 후, 오퍼튜니티는 2005년 10월부터 2006년 3월까지 남쪽의 빅토리아 분화구로 향하던 중, 에레보스 분화구라는 얕고 넓은 분화구에 들렀다.[82] 이 과정에서 오퍼튜니티에 부착된 로봇 팔에 기계적인 문제가 발생하기도 했다.[83]

2006년 9월 말, 오퍼튜니티는 빅토리아 분화구에 도착하여 분화구 가장자리에서 시계방향으로 주행하며 탐사를 시작했다. 2007년 6월에 다시 제자리로 돌아왔고, 2007년 9월부터 2008년 8월까지 빅토리아 분화구에서 자세한 탐사와 조사를 진행한 후, 2011년 8월 9일에 인데버 분화구에 도착하였다.

인데버 분화구 가장자리에 도착한 오퍼튜니티는 화성 정찰위성규산염의 존재를 포착한 요크 곶으로 이동했고, 그곳에서 암석 성분을 분석하고 주변 환경을 2013년 여름까지 조사했다. 그 후, 2013년 5월부터 남쪽에 있는 솔랜더 지점으로 이동했다.[84]

4. 2. 주요 사건

오퍼튜니티의 최초 착륙지는 이글 분화구였다. 평지가 아닌 충돌구에 착륙했지만 성공적으로 토양과 암석을 조사하고 주변의 파노라마 이미지를 촬영했다.[74] 조사 결과를 통해서 NASA의 과학자들은 화성에 적철석의 존재를 발견함으로써 과거에 이 존재했다는 가설을 세울 수 있었다.[75] 이후에는 2004년 7월부터 12월까지 인듀런스 분화구에서 탐사를 진행했고,[76][77] 자신의 열 차폐막이 버려진 장소 근처에서 전혀 훼손되지 않은 상태의 운석을 발견했고 이는 열 차폐막(Heat Shield)에서 이름을 딴 ‘Heat Shield Rock’이라고 명명되었다.[78]

2005년 4월 말부터 6월 초까지 오퍼튜니티가 모래 언덕에 바퀴 몇 개가 파묻히는 사고가 발생했었다.[79] 지구에서는 약 6주 동안 오퍼튜니티에 손상을 입히지 않고 최대한 안전하게 바퀴를 빼내어 다시 활동을 재개할 수 있는 방안을 실험했고,[80] 철저한 계획과 검토로 오퍼튜니티는 성공적으로 빠져나와 다시 탐사를 진행하였다.[81]

그 후, 오퍼튜니티는 2005년 10월부터 2006년 3월까지 남쪽의 빅토리아 분화구를 향해 주행하다가 중간에 에레보스 분화구 라는 얕고 넓은 분화구에 들렀는데,[82] 이 과정에서 오퍼튜니티에 부착된 로봇 팔에 기계적인 문제가 발생했었다.[83]

2006년 9월 말에 오퍼튜니티는 빅토리아 분화구에 도착하여 분화구 가장자리에서 시계방향으로 주행하며 탐사를 시작했다. 2007년 6월에 다시 제자리로 돌아왔고 2007년 9월부터 2008년 8월까지 빅토리아 분화구에서 자세한 탐사와 조사를 진행한 후에 빅토리아 분화구를 떠나 2011년 8월 9일에 인데버 분화구에 도착하였다.

인데버 분화구의 가장자리에 도착한 오퍼튜니티는 화성 정찰위성규산염의 존재를 포착한 요크 곶이라는 지형으로 이동했고 그곳에서 암석의 성분을 기구로 분석하고 주변 환경을 2013년 여름까지 조사했다. 그 후, 2013년 5월부터 남쪽에 있는 솔랜더 지점으로 이동했다.[84]

2013년 1월부터 태양 전지판에 먼지가 끼여서 발전량이 50% 정도로 감소하였으나 2014년 5월 13일에 평소 발전량으로 회복하였다.

오퍼튜니티의 주행 거리는 2015년 7월 15일 (4079 화성일째) 을 기준으로 42.45km에 도달했다.

2015년 9월 25일, 오퍼튜니티는 현재 화성의 남반구에서 탐사를 진행 중이며 화성에서의 겨울이 시작됨에 따라 태양빛이 북반구를 집중적으로 도달하게 되어 오퍼튜니티는 태양광판을 최대 출력을 낼 수 있는 각도와 방향으로 조정한 후에 활동을 최소화할 계획이다.[85]

2018년 6월 12일, 오퍼튜니티는 관측 이래 최고 규모의 모래 폭풍을 만나 모든 활동을 중지하고 동면 상태에 돌입했고 2019년까지 응답이 없는 상태다. NASA의 연구진들은 계속해서 탐사차와의 교신을 시도 중이다.[86]

4. 3. 성과

오퍼튜니티는 41 화성일 째에 암석 사진을 촬영했는데, 이 사진에는 물결치는 듯한 흔적이 남아 있었다. 과학자들은 이 흔적이 흐르는 물로 인해 운반된 물질이 쌓여 만들어진 퇴적암의 한 종류일 수 있다고 추측했다. 이는 화성에 오랜 기간 동안 물이 존재했다는 결론을 도출해 냈고, 과거 화성이 생명체가 존재할 수 있는 환경이었다는 가설에 힘을 실어주었다.[87]

오퍼튜니티가 41화성일 째에 촬영한 암석의 모습, 물결치는 듯한 흔적이 남아 있다.


2004년 10월 13일, 오퍼튜니티는 파노라마 카메라에 얇은 서리가 생성된 것을 포착했다. 이는 지구에서 대기 중 수분이 낮은 온도에서 표면에 달라붙은 채 얼어붙어 생성되는 현상으로, 화성에서도 이 현상이 나타난다는 사실을 확인했다. 쌍둥이 로버인 스피릿에게는 이 현상이 나타나지 않았는데, 스피릿이 탐사 중이던 지역은 오퍼튜니티가 탐사 중인 지역에 비해 대기 중 수분 농도가 낮았던 것으로 밝혀졌다.

2004년 11월 17일, 오퍼튜니티는 인듀어런스 분화구 안에서 지구의 권운형 구름과 형태가 비슷한 구름을 발견했다. 다음날 촬영한 구름은 더 짙어졌음을 확인했는데, 이를 통해 화성의 기후도 지구처럼 계절의 영향을 받는다는 것을 알 수 있었다.

오퍼튜니티가 인듀어런스 분화구에서 촬영한 권운형 구름


2005년 1월 19일, 오퍼튜니티는 화성에 하강할 때 사용했던 열 차폐막 근처에서 손상되지 않은 상태의 배구공 크기의 순수한 운석을 발견했다. 이 운석은 '히트 실드 록'으로 명명되었고, 분광기를 통해 분석한 결과, 니켈이 풍부한 운석으로 확인되었다. 이는 지구 외 다른 행성에서 최초로 발견된 운석이라는 점에서 큰 성과였다.[88]

Heat shield rock


오퍼튜니티는 과거 화성 물 활동의 단서를 담고 있는 다양한 암석과 토양을 탐색하고, 착륙 지점 주변의 광물, 암석, 토양의 분포와 조성을 파악하는 등의 과학적 목표를 수행했다.[12] 또한, 액체 상태의 물이 존재했던 환경 조건에 대한 지질학적 단서를 찾고, 그러한 환경이 생명체에 적합했는지 평가했다.

탐사를 위해 파노라마 카메라, 탐색 카메라, 소형 열 방출 분광계(Mini-TES), Hazcam 등의 과학 장비가 사용되었다.[37] 탐사선 팔에는 뫼스바우어 분광계, 알파 입자 X선 분광계, 자석, 현미경 이미저, 암석 마모 도구가 장착되었다.[38]

오퍼튜니티는 과거 화성에서의 물 활동에 대한 증거를 제공하고, 천문 관측과 대기 데이터를 얻는 등 주요 과학적 목표를 달성했다.

2014년 1월 23일에는 물에 의한 작용으로 만들어지는 스멕타이트라는 점토 광물을 발견했다.[58]

2014년 7월 28일, 오퍼튜니티의 주행 거리가 40km를 넘어, 루노호트 2호의 기록을 넘어섰다고 NASA가 발표했다.[60]

2015년 3월 24일, 오퍼튜니티의 주행 거리가 42.195km에 달했다.[62]

5. 미션 타임라인

미션 타임라인
시기내용
2003년 7월 7일발사
2004년 1월 24일이글 분화구에 착륙, 탐사 진행
2004년 4월 20일인듀런스 분화구에 도착, 탐사 진행
2005년 1월Heat Shield Rock 발견
2005년 4월 26일화성 모래언덕에 바퀴가 끼는 사고 발생
2005년 10월에레보스 분화구에 도착, 탐사 진행
2006년 9월 26일빅토리아 분화구에 도착, 탐사 진행
2007년 6월모래 폭풍 직면, 안전 모드 돌입[89]
2011년 8월 9일인데버 분화구 도착, 탐사 진행



오퍼튜니티의 이동 경로


오퍼튜니티는 원래 90솔(92 지구일) 동안 활동할 예정이었지만, 여러 번 연장되어 2006년 11월 17일에는 1,000 솔에 도달했다. 화성에 착륙했을 때 평평한 곳이 아닌 크레이터 안에 착륙했지만, 토양과 암석 샘플을 조사하고 풍경을 촬영할 수 있었다. 이때 샘플 분석 결과, 화성 표면에 적철광이 존재한다는 것이 밝혀져 과거에 물이 존재했다는 가설이 생겼다.

이후 오퍼튜니티는 엔듀런스 분화구를 목표로 주행하여 2004년 6월부터 12월까지 조사를 실시했다. 자가 열 보호 장치가 버려진 곳 근처에서 히트 실드 락이라는 운석을 발견했다.

2005년 4월 말부터 6월 초까지 오퍼튜니티는 주행이 어려운 사구에 진입하여 몇 개의 바퀴가 모래에 묻히는 사고를 당했다. 6주 이상 지구에서 실험을 반복하며 기능을 잃지 않고 탈출하기 위한 방안을 검토했고, 수 cm 수준의 정밀한 작전으로 탈출에 성공하여 주행을 계속했다.

2005년 10월부터 2006년 3월까지 오퍼튜니티는 남쪽의 빅토리아 크레이터를 목표로 이동하던 중 엘레버스 크레이터에 들렀다. 이 시기에 팔 부분에 몇 가지 기계적인 문제가 발생했다.

2006년 9월 말, 오퍼튜니티는 빅토리아 크레이터 가장자리에 도착하여, 가장자리를 따라 시계 방향으로 탐사를 계속한 후, 2007년 9월부터 2008년 8월 말까지 크레이터 내부를 조사했다.

2014년 1월 23일, 물에 의한 작용으로 만들어지는 스멕타이트라는 점토 광물을 발견했다.[58]

2014년 1월 24일, 화성 착륙 10주년을 맞이하여 가동을 계속했다.[59]

2014년 7월 28일, NASA는 오퍼튜니티의 주행 거리가 25마일(약 40km)에 달하여, 루노호트 2호의 기록을 넘어 41년 만에 탐사차에 의한 지구 외 주행 거리 기록을 갱신했다고 발표했다.[60]

2014년 9월, 2014년 8월부터 컴퓨터 재시작 문제가 10회 이상 발생하여 오퍼튜니티의 플래시 메모리 재포맷을 원격 조작으로 실시했다. 약 2억 킬로미터 떨어진 거리에서의 원격 조작에 의한 포맷 작업이었다.[61]

2015년 3월 24일, 오퍼튜니티의 주행 거리가 42.195km에 달했다.[62]

2018년 6월 1일, 화성을 덮는 불투명도 10.5의 대규모 모래 폭풍으로 인해 태양 전지 충전이 불가능해져, 6월 6일 저전력 모드로 전환했다.[63][64] 6월 10일 통신을 마지막으로 응답이 끊어졌으며, 이후 복구를 위한 명령 전송이 계속되었지만[65], 2019년 2월 14일 명령 전송도 중단되어 미션은 종료되었다.

6. 전력

오퍼튜니티의 전력원은 태양 전지이며, 남는 전력은 리튬 이온 배터리에 저장된다.[90]

'''오퍼튜니티의 태양 전지 발전량'''[90]
날짜와트시 (Wh)
2013년 7월 23일 (3376 화성일)431
2013년 7월 31일 (3384 화성일)395
2013년 8월 6일 (3390 화성일)385
2013년 9월 16일 (3430 화성일)346
2013년 10월 9일 (3452 화성일)325
2013년 10월 30일 (3472 화성일)299
2013년 11월 5일 (3478 화성일)311
2013년 11월 21일 (3494 화성일)302
2013년 12월 5일 (3507 화성일)270
2014년 1월 1일 (3534 화성일)371
2014년 3월 12일 (3602 화성일)498
2014년 3월 16일 (3606 화성일)615
2014년 4월 1일 (3621 화성일)661
2014년 5월 27일 (3676 화성일)764
2014년 7월 1일 (3710 화성일)745
2014년 8월 5일 (3744 화성일)686
2014년 9월 2일 (3771 화성일)713
2014년 10월 7일 (3805 화성일)640
2014년 11월 6일 (3834 화성일)505
2014년 12월 1일 (3859 화성일)468
2015년 1월 6일 (3894 화성일)438
2015년 2월 3일 (3921 화성일)484
2015년 3월 3일 (3948 화성일)545
2015년 4월 7일 (3982 화성일)559
2015년 5월 5일 (4010 화성일)508



로버 다이어그램


오퍼튜니티는 높이 1.5m, 너비 2.3m, 길이 1.6m이며 무게가 180kg인 6개의 바퀴를 가진 태양광 발전 로봇이다. 태양 전지판은 하루에 최대 14시간 동안 약 140와트의 전력을 생산했으며, 충전식 리튬 이온 배터리는 밤에 사용할 에너지를 저장했다.

로버는 태양 전지와 충전식 화학 배터리를 조합하여 사용한다.[40] 이 로버는 각각 8개의 셀로 구성된 2개의 충전식 리튬 배터리를 가지고 있으며, 각 셀은 8 암페어시 용량을 가진다.[41] 임무 시작 시 태양 전지판은 배터리를 재충전하고 1 솔(Sol) 동안 전력 시스템에 하루 약 900 와트시(Wh)까지 공급할 수 있었지만, 이는 다양한 요인에 따라 달라질 수 있었다.[40] 이글 크레이터에서는 셀이 하루 약 840 Wh를 생산했지만, 2004년 12월 319 솔(Sol)까지는 하루 730 Wh로 감소했다.[42]

지구와 마찬가지로 화성도 겨울 동안 햇빛이 줄어드는 계절적 변화가 있다. 그러나 화성의 1년은 지구보다 길기 때문에 계절은 약 2 지구년에 한 번 완전히 순환한다.[43] 2016년까지 MER-B는 7번의 화성 겨울을 겪었으며, 이 기간 동안 전력 수준이 떨어져 로버는 많은 전력을 사용하는 활동을 피할 수 있었다.[43] 첫 번째 겨울 동안 전력 수준은 두 달 동안 하루 300 Wh 미만으로 떨어졌지만, 이후 몇 번의 겨울은 그만큼 심하지 않았다.[43]

받는 전력을 감소시킬 수 있는 또 다른 요인은 대기 중의 먼지, 특히 먼지 폭풍이다.[44] 먼지 폭풍은 화성이 태양에 가장 가까울 때 매우 자주 발생했다.[44] 2007년의 전 지구적인 먼지 폭풍은 오퍼튜니티와 스피릿의 전력 수준을 너무 많이 감소시켜 하루에 몇 분 동안만 작동할 수 있었다.[44] 화성의 2018년 먼지 폭풍으로 인해 오퍼튜니티는 6월 12일에 동면 모드에 들어갔지만,[45][46] 10월 초 폭풍이 약해진 후에도 침묵을 지켰다.[22]

7. 사진

오퍼튜니티는 2013년 11월 20일까지 186,246장의 사진을, 2018년 2월 3일까지는 224,642장의 사진을 지구로 전송했다.[91] [54][55]

탐사 임무에서 얻은 파노라마 사진 모음:


  • --
  • 2018년 5월과 6월 사이에 먼지 폭풍으로 인해 작동이 중단되기 전에 ''오퍼튜니티''가 촬영한 마지막 파노라마 사진
  • 지구에서 탐사차의 테스트용 복제품인 "더스티"(Dusty)가 촬영한 ''오퍼튜니티'' 탐사차 팀의 파노라마 (2018년 9월 6일)
  • --


오퍼튜니티의 이동 경로 (Sol 2678부터 Sol 3317까지)


오퍼튜니티의 자화상 (2004년)


오퍼튜니티의 자화상 (2014년). 태양 전지는 먼지로 덮여 있다.

7. 1. 풍경

2012년 8월 경에 파노라마 카메라로 촬영된 풍경

7. 2. 파노라마 사진

[91]

8. 착륙지

오퍼튜니티는 화성 동경 354.47도, 남위 1.94도에 위치한 메리디아니 평원의 한 구역에 착륙했다. 이는 최초 계산보다 약 24km 동쪽에 벗어난 지점이었다. 메리디아니 평원은 거의 평평한 곳이지만, 오퍼튜니티는 직경 약 20m의 이글 크레이터 내에 착륙했다. NASA 과학자들은 우연히 크레이터 내에 착륙한 것을 "홀인원"이라고 부르며 재미있어했다.[37][38][39] 이곳은 지금까지 화성 탐사선이 방문한 장소 중 가장 어두운 곳이었으며, 주변 상황이 보이게 되기까지 2주나 걸렸다.

크레이터의 붉은 흙 속에 무수한 암석이 노출된 모습은 거친 회색 입자와 가늘고 붉은 입자의 혼합물처럼 보여 과학자들의 흥미를 끌었다. 오퍼튜니티 부근의 이러한 모습은 파노라마 카메라로 촬영되었다. 현재 이 암석은 화산 활동의 흔적인지, 바람이나 물에 의해 운반된 퇴적물인지 연구되고 있다. 이 장소는 오퍼튜니티 리지라고 명명되었다.

오퍼튜니티가 촬영한 착륙 장소의 이미지


지질학자들에 따르면, 지면 표층이 손가락 두께 정도밖에 되지 않는다는 사실은 이 암석이 바람이나 물의 퇴적물인지, 화산 분출물인지를 시사한다고 한다. 화성 탐사 프로그램에 참여하는 과학자 중 한 명인 하버드 대학교의 앤드루 크놀은 "이 두 가지 가설을 구별하는 것이 가능하다"고 말했다. 또한, 이 암석이 퇴적물이라면 바람보다는 물일 가능성이 더 높다고 말했다. 이러한 암석은 높이가 10cm 정도이며, 표층은 장소에 따라 수 mm 정도로 얇다.

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