비글 2호

3. 우주선 및 하위 시스템

비글 2호는 페이로드 조절 작업대(PAW)라고 불리는 로봇 팔을 가지고 있었는데, 완전히 뻗었을 때 109cm 길이였으며, 가장 가까운 암석까지 약 70cm 뻗을 수 있었다. PAW에는 한 쌍의 입체 카메라, 6-마이크로미터 해상도의 현미경, 뫼스바우어 분광기, X선 분광기, 암석 표본 채취용 드릴 및 스폿 램프가 장착되어 있었다.^[3]

암석 표본은 PAW를 통해 착륙선의 본체에 있는 질량 분석기와 가스 크로마토그래프로 전달될 예정이었다. 가스 분석 패키지(GAP)는 탄소 동위 원소와 메탄의 상대적인 비율을 측정하도록 설계되었다. 탄소는 모든 생명의 기반으로 여겨지기 때문에, 이러한 측정값은 표본에 살아있는 유기체의 잔해가 포함되어 있는지 여부를 밝힐 수 있었을 것이다. 대기 중의 메탄은 기존 생명체의 또 다른 징후이지만, 지질학적 과정도 메탄의 공급원이 될 수 있다.^[3]

비글 2호는 PLUTO(별칭: 두더지)라고 불리는 소형 표면 하부 탐사 도구를 탑재했는데, 이는 로봇 팔에 의해 배치되었을 것이다. PLUTO는 초당 20mm의 속도로 표면을 이동하고 땅속으로 파고들어 팁 부분의 구멍에 지하 표본을 채취할 수 있도록 설계된 압축 스프링 메커니즘을 가지고 있다. PLUTO는 3m의 전원 케이블로 착륙선에 연결되어 있어 샘플을 착륙선으로 다시 가져오는 데 윈치로 사용할 수 있었다. 최대 1.5m 깊이까지 땅을 팔 수 있는 능력을 갖추고 있었다.^[3]

착륙선은 지름 1m에 깊이 0.25m인 얕은 그릇 모양이다. 착륙선의 덮개는 경첩으로 연결되어 열리도록 되어 있으며, 내부에는 UHF 안테나, 0.75m 길이의 로봇 팔, 과학 장비가 들어 있다. 본체에는 배터리, 통신 장비, 전자 장치, 중앙 처리 장치, 히터, 추가 탑재물, 방사선 및 산화 센서도 포함되어 있다. 덮개는 4개의 원반형 태양 전지판을 노출하도록 펼쳐져야 했다. 열 차폐막, 낙하산, 에어백을 포함한 착륙선 패키지는 발사 당시 질량이 69kg였지만 착륙선은 착륙 시 질량이 33.2kg에 불과했다.^[3]

지상 부분은 유럽 우주국 소프트웨어 커널인 SCOS2000에서 파생되었다. 이 임무의 저렴한 비용에 맞춰 제어 소프트웨어는 랩톱 컴퓨터에서 설계된 최초의 유형이었다.^[3]

4. 임무 프로필

마스 익스프레스는 2003년 6월 2일 바이코누르 우주 기지에서 UTC 17:45에 발사되었다.^[13] ''비글 2호''는 유럽 우주국(European Space Agency)의 ''마스 익스프레스'' 궤도선 상단에 장착되었다.^[13] 2003년 12월 19일, 화성을 향하는 탄도 궤도로 궤도선에서 분리되었다.

''비글 2호''는 분리 후 6일 동안 활공했으며 시속 약 로 화성 대기권에 진입했다. 예상 착륙 시간은 12월 25일 02:54 UTC였다. 착륙선은 열 차폐로 대기 진입 시 열로부터 보호되었으며, EADS가 제조한 열 제거 물질인 NORCOAT로 코팅되었다. 화성 대기의 압축과 고온 가스의 복사로 인해 약 100 W/cm²의 최대 가열률이 발생한 것으로 추정된다.

화성 대기에서 감속 후 낙하산이 전개되었고, 표면 위 약 에서 대형 에어백이 착륙선 주위에 부풀어 표면에 충돌할 때 착륙선을 보호했다. 착륙은 2003년 12월 25일 약 02:45 UTC에 발생했다.

2015년에 획득한 이미지를 분석한 결과, 착륙 후 가방이 수축되고 착륙선의 상단이 열린 것으로 추정된다. 이 이미지들은 4개의 태양광 패널 중 최대 2개만 전개되었음을 시사한다. 착륙 후 ''마스 익스프레스''로 신호가 전송되었고, 다음 (현지) 아침에 또 다른 신호가 전송되어 ''비글 2호''가 착륙과 화성에서의 첫날 밤을 생존했음을 확인하도록 되어 있었다. 그 후 스테레오 카메라와 팝업 거울을 사용하여 착륙 구역의 파노라마 이미지를 촬영한 다음 착륙선 팔을 해제할 예정이었다. 착륙선 팔은 연구를 위해 기기에 넣을 샘플을 파내고, "두더지"는 착륙선에서 약 떨어진 표면을 기어 다니며 암석 아래를 파고 들어가 분석할 토양 샘플을 수집하도록 되어 있었다.

5. 임무 실패

마스 익스프레스는 2003년 6월 2일 바이코누르에서 발사되었고, 비글 2호는 2003년 12월 19일에 성공적으로 분리되었다.^[13] 그러나 2003년 12월 25일 착륙 예정 시간 이후, 미국 항공우주국(NASA)의 2001 마스 오디세이와 조드렐 뱅크 천문대의 로벨 망원경을 통해 비글 2호와의 교신을 시도했으나 실패했다.^[17]

2004년 1월과 2월, 마스 익스프레스를 통한 추가적인 교신 시도가 이루어졌지만, 비글 2호와의 교신은 이루어지지 않았다. 2004년 2월 6일, 비글 2호 관리 위원회는 비글 2호의 임무 실패를 공식 선언했고,^[17] 2월 11일, 유럽 우주국(ESA)은 실패 원인 조사를 시작한다고 발표했다.^[17]

5. 1. 실패 원인 조사

• ''비글 2호''는 설계자가 가정한 범위를 벗어난 대기 조건으로 진입하여 소실되었을 수 있다. "우주로 튕겨나갔을 수 있다"는 시나리오가 제시되었지만, 이는 자세한 기술적 검토를 견디지 못한다. 대기 중의 먼지 양은 종종 크게 변동하여 밀도와 온도 특성을 변화시킨다. 열 방호막의 설계 및 견딜 수 있는 열 부하에 대한 선택된 여유는 급격한 진입 비행 경로 각도를 고려할 때 소실 시나리오가 발생할 가능성이 낮다는 것을 의미하며, 우주선이 대기를 다시 벗어났을 수도 있다.
• ''비글 2호''의 낙하산 또는 완충 에어백이 전개되지 않거나 잘못된 시기에 전개되었다. 이는 화성으로의 이동 과정에서 일부 물질의 방출 및 ''비글 2호'' 착륙선을 운반하는 ''마스 익스프레스'' 우주선의 광학 부품에 대한 후속 응축 관찰에 의해 뒷받침된다. 이 관찰은 ''비글 2호'' 에어백의 가스 발생기 누출과 일치한다.
• ''비글 2호''의 후방 덮개가 낙하산과 엉켜 낙하산이 제대로 열리지 않았다. 낙하산이 전개된 탐사선과 열 방호막의 후방 덮개 사이의 공기 저항 차이가 안전한 분리 거리를 보장하기에 충분한지는 불분명하다.
• ''비글 2호''가 표면에서 에어백이나 낙하산에 휩싸여 열리지 못했다. 낙하산의 스트로프가 질량을 줄이기 위해 원래 설계보다 짧아졌기 때문에 낙하산과의 엉킴이 있을 수 있다. 에어백이 전개되었다면 ''비글 2호''는 표면에서 튕겨져 내려오는 낙하산으로 들어갔을 것이다.

• ''비글 2호''는 표면에 완전히 멈추기 전에 에어백을 버렸을 수 있다. 질량 및 비용상의 이유로, 에어백 제거 장치는 착륙 장치가 움직임을 멈춘 시점을 감지하는 가속도 센서가 아닌 타이머에 의해 작동하도록 설계되었다. NASA의 스피릿 탐사선 임무의 착륙 패키지가 구세프 크레이터에서 멈추기 전에 여러 번 표면에서 튀어 올라 예상보다 훨씬 더 많은 시간이 걸렸기 때문에 ''비글 2호''의 타이머는 너무 짧게 설정되었을 수 있다.
• 낙하산 전개 시퀀스는 3개의 가속도계에 의해 작동하도록 설계되었다. 이 시스템은 "3개 중 최고" 논리에 맞춰 설계되지 않았지만, 첫 번째 가속도계는 안전한 전개 속도에 도달했는지 계산하도록 설계되었으며, 가속도계 판독값이 오류가 있어도 낙하산 전개 시퀀스를 작동시켰을 것이다.

6. 착륙 지점 발견

''비글 2호''의 위치는 2003년 말부터 2015년 초까지 알려지지 않았다. 2015년 1월 16일, 미국 항공우주국(NASA)의 화성 정찰 위성(MRO)이 이시디스 평원(Isidis Planitia) 표면(북위 11.52879도, 동경 90.43139도)에서 착륙선을 발견했다고 발표했다.^{[5][6][32][33][34]} 착륙선은 착륙 예정 구역 중심에서 약 5km 떨어져 있었다.^[7]

2016년 4월 26일, 초고해상도 복원(SRR) 기술을 사용하여 착륙선에 대한 더 나은 이미지를 얻었다.^[35] 이 기술은 여러 이미지를 겹쳐 처리하여 해상도를 개선한다.^[36]

6. 1. 착륙선 상태

7. 후속 임무 제안

다음은 "비글 2호" 임무 설계의 일부 기능을 다른 임무 구상에 사용할 것을 제안한 내용이다.^[42]

• 비글 2007^[42]
• 비글 2e 진화 (비글 3)^[42]
• 비글넷 (다중 비글 및 미니 로버)^[42]
• 달 탐사 비글^[43]
• 아르테미스 (여러 소형 화성 착륙선)^[42]
• 마지 (장비 재사용)^[42]

8. 착륙지

''비글 2호''의 위치는 2003년 말부터 2015년 초까지 알려지지 않았다. 2015년 1월 16일, 콜린 필린저가 사망한 지 8개월, 실종된 지 11년 만에,^[31] 언론 매체는 미국 항공우주국(NASA)의 화성 정찰 위성(Mars Reconnaissance Orbiter)이 착륙선을 발견했다고 확인했다.^[5][6][32] 착륙선은 이시디스 평원 표면()에 위치해 있으며,^[33][34] 착륙 예정 구역 중심에서 5km 정도 떨어져 있다.^[7]

2016년 4월 26일, 새로운 컴퓨터 비전 방법을 통해 여러 이미지를 겹쳐 착륙선의 모습을 만들었다.^[35] 초고해상도 복원(SRR)이라고 불리는 이 기술은 여러 시점의 이미지를 사용한 다음 집중적으로 처리하여 해상도를 개선한다.^[36] 당시 가장 빠른 컴퓨터에서도 1,000 x 2,000 픽셀 이미지 5개로 개선된 이미지를 하나 계산하는 데 최대 4일이 걸렸다.^[36]

탐사선 이미지를 분석한 결과, 탐사선은 예상 착륙 구역 표면에 부분적으로 배치되어 있었고 근처에 낙하산과 후면 덮개로 추정되는 물체가 보였다. 이미지에 대한 여러 해석이 가능하지만, 모두 탐사선의 태양 전지판이 불완전하게 배치되었음을 보여준다. 이미지에 따르면 탐사선의 태양 전지판이 장착된 "꽃잎" 중 하나가 완전히 열리지 않아 무선 안테나 배치가 방해되고 통신이 차단된 것으로 보인다.^{[5][6][32][37]} 탐사선의 안테나가 마지막 패널 아래에 있기 때문에 이러한 구성에서는 송수신이 불가능했을 것이며, 시스템이 여전히 작동하더라도 탐사선 복구는 불가능했을 것이다. 가능한 실패 시나리오에는 착륙 중 기계적 손상, 배치 메커니즘 오작동, 에어백에 의한 패널 막힘 등이 있다.

착륙 11년 후, 유럽 우주국(ESA)은 "''비글 2호''가 표면에 도달했다. 이는 착륙에 대한 엔지니어링 팀의 접근 방식을 입증하는 것이다."라고 밝혔다.^[4] 런던에서 열린 기자 회견에서 영국 우주국(UKSA)은 "''비글 2호''는 더 이상 실종되지 않았다"고 언급했다.^[38] 실종된 화성 탐사 임무 검토에서 ''비글 2호''와 그 재발견은 일반적으로 주목받는다.^[39]

''비글 2호''가 발견된 후, 외관상 손상되지 않은 채 일부 태양 전지판이 배치된 상태로 착륙 이후 상황이 재평가되었다.^[4] 임무 초기 단계는 화학 배터리 전력으로 진행되었기 때문에, 탐사선이 태양 전지판에서 완전한 전력을 얻지 못했더라도 고체 상태 대용량 메모리(SSMM)에 일부 데이터가 기록되었을 가능성이 있다.^[4] 결국 이 데이터를 검색할 수 있을지도 모른다.^[4][40] 한 연구에 따르면 ''비글 2호''는 착륙 후 미리 프로그래밍된 지상 운용 모드로 진입하여 데이터를 수집했을 수 있지만, 전송하지 못했거나 전송이 닫힌 패널에 의해 차단되었을 수 있다.^[40][41]

참조

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