마르스 계획

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1. 개요
2. 초기 탐사 시도 (1960-1962)
- 2.1. 마르스 1M (1960)
- 2.2. 마르스 2MV (1962)
3. 본격적인 화성 탐사 (1969-1973)
- 3.1. 마르스 2호와 3호 (1971)
- 3.2. 마르스 4호, 5호, 6호, 7호 (1973)
4. 후속 계획 및 기술 개발
참조

1. 개요

마르스 계획은 소련의 화성 탐사 프로그램으로, 1960년부터 1996년까지 여러 차례 시도가 이루어졌다. 초기에는 1960년대에 마르스 1M, 마르스 1, 마르스 2MV 시리즈를 발사했으나, 대부분 발사 실패 또는 임무 실패로 이어졌다. 1971년에는 마르스 2호와 3호를 발사하여 궤도 진입과 착륙을 시도했으나, 착륙선의 통신 두절로 인해 완전한 성공을 거두지 못했다. 1973년에는 마르스 4호, 5호, 6호, 7호를 발사하여 궤도선과 착륙선을 활용한 탐사를 진행했으나, 일부 실패와 기술적 문제로 인해 제한적인 성과를 얻었다. 이후 마르스 4NM, 5NM, 마르스 5M, 포보스 계획, 마르스 96 등 샘플 반환 및 추가 탐사를 위한 계획이 시도되었으나, 로켓 실패, 기술적 문제 등으로 인해 대부분 실패하거나 중단되었다.

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마르스 계획 - 마르스 2호
마르스 2호는 1971년 소련에서 발사된 화성 탐사선으로, 궤도선은 화성 표면과 대기를 관측하고 착륙선과의 통신을 중계할 예정이었으나 먼지 폭풍으로 표면 매핑에 어려움을 겪었고, 착륙선은 화성 표면에 연착륙하여 토양 특성을 측정하고 소형 로버를 전개할 계획이었으나 대기권 진입 중 시스템 오작동으로 파괴되었다.
마르스 계획 - 마르스 6호
마르스 6호는 소련의 화성 탐사선으로, 화성 표면 연구 장비를 탑재한 착륙선과 운반선으로 구성되었으나, 착륙 직전 통신 두절로 임무를 완수하지 못했다.

마르스 계획
개요
소련 화성 탐사 프로그램 로고
국가	소련
목표	화성 탐사
상태	취소됨
상세 정보
첫 발사	1960년 10월 10일
마지막 발사	1996년 11월 16일
발사 횟수	19회
성공 횟수	3회
임무 목록
1960년	마르스 1960A (Mars 1960A) 마르스 1960B (Mars 1960B)
1962년	마르스 1962A (Mars 1962A) 마르스 1962B (Mars 1962B)
1964년	존드 2호 (Zond 2)
1969년	마르스 1969A (Mars 1969A) 마르스 1969B (Mars 1969B)
1971년	마르스 2호 (Mars 2) 마르스 3호 (Mars 3)
1973년	마르스 4호 (Mars 4) 마르스 5호 (Mars 5) 마르스 6호 (Mars 6) 마르스 7호 (Mars 7)
1988년	포보스 1호 (Phobos 1) 포보스 2호 (Phobos 2)
1996년	마르스 96 (Mars 96)

2. 초기 탐사 시도 (1960-1962)

소련은 화성에 탐사선을 보내기 위한 첫 시도로 마르스니크 계획을 추진했다. 이 계획에 따라 1960년, 각각 약 650kg 무게의 탐사선 두 기가 발사되었으나 모두 실패했다.^[1]

이후 1962년에는 마르스 1호가 발사되었지만 화성으로 가는 도중에 통신이 두절되는 등 실패로 끝났다. 같은 해 소련은 약 900kg 무게의 마르스 1962A와 마르스 1962B 두 기의 탐사선을 추가로 발사했으나, 두 탐사선 모두 지구 궤도를 벗어나는 데 실패했다.

2. 1. 마르스 1M (1960)

소련의 첫 번째 화성 탐사 시도는 마르스 1M 계획으로, 각각 약 650kg의 질량을 가진 두 대의 우주선을 이용했다. 이 계획은 서방 언론에 의해 '마르스니크 계획'으로 불리기도 했다. 두 우주선 모두 1960년에 발사되었지만, 궤도 진입에는 실패했다.

일반 명칭	내부 명칭	임무	발사일	운반 로켓	결과	비고
마르스 1960A	1M No.1	통과 비행	1960년 10월 10일	몰니야	실패	서방에서는 마르스니크 1이라고도 알려졌으며, 상단 고장으로 인한 발사 실패로 파괴되었다
마르스 1960B	1M No.2	통과 비행	1960년 10월 14일	몰니야	실패	서방에서는 마르스니크 2라고도 알려졌으며, 상단 산화제 누출로 인한 발사 실패로 파괴되었다

2. 2. 마르스 2MV (1962)

1962년 소련은 마르스 2MV 시리즈를 이용해 화성 탐사를 시도했다. 이 시기에는 총 3기의 탐사선이 발사되었다. 마스 1은 화성으로 향하던 중 1963년 3월 21일 통신이 두절되어 임무에 실패했다. 다른 두 기의 탐사선, 스푸트니크 22와 스푸트니크 24는 약 900kg 무게의 우주선이었으나, 발사체 상단 로켓의 문제로 인해 지구 궤도를 벗어나지 못하고 실패했다.

다음은 1962년에 발사된 마르스 2MV 시리즈 탐사선의 목록이다.

공식 명칭	내부 명칭	임무	발사일	발사체	결과	비고
스푸트니크 22	2MV-4 No.1	통과 비행	1962년 10월 24일	몰니야	실패	화성 전이 궤도 연소 중 폭발. 잔해가 1963년 2월 26일까지 지구로 떨어짐
마스 1	2MV-4 No.2	통과 비행	1962년 11월 1일	몰니야	실패	1963년 3월 21일 화성으로 가는 도중 통신 두절. 1963년 6월 19일에는 과학 데이터를 전송하지 못한 채 화성 100000km 거리에서 통과
스푸트니크 24	2MV-3 No.1	통과 비행	1962년 11월 4일	몰니야	실패	발사 후 T+260초에 발생한 손상으로 인해 화성 전이 궤도 연소 실패. 잔해가 1963년 1월 19일까지 지구로 떨어짐

3. 본격적인 화성 탐사 (1969-1973)

소련의 화성 탐사는 1960년대 초반의 실패 이후 1960년대 후반부터 본격화되었다. 1969년에는 마르스 2M No.521과 마르스 2M No.522(서방에서는 마르스 1969A와 마르스 1969B로 알려짐)를 발사했다. 이 탐사선들은 질량이 약 5ton에 달하는 대형 궤도선으로, 프로톤-K 로켓을 이용하여 발사되었으나 두 기체 모두 발사 과정에서 파괴되었다.

1971년에는 M-71 계획 아래 세 대의 탐사선이 발사되었다. 이들은 약 5톤 무게의 새로운 설계를 적용했으며, 발사에는 프로톤 로켓이 필요했다. 이 설계는 궤도선과 착륙선을 함께 화성에 보내는 것을 목표로 했으며, 궤도선의 기본 설계는 이후 금성 탐사를 위한 베네라 계획에서도 활용된 것과 유사했다. 그러나 이 시기 탐사선 설계는 아직 미숙하여 하드웨어 신뢰성 문제가 자주 발생했으며, 이는 1970년대 중반 기존 설계를 개선하는 방향으로 전환하면서 크게 개선되었다.

M-71 계획의 세 번째 탐사선으로 계획되었던 코스모스 419호(마르스 1971C)는 1971년 5월 1일 발사에 실패했다. 이 탐사선은 궤도선만 탑재했으며, 미국의 마리너 8호(실패) 및 마리너 9호(성공)와 경쟁하여 화성 최초의 인공위성이 되는 것을 목표로 했다. 이후 마르스 2호와 마르스 3호가 각각 1971년 5월에 성공적으로 발사되었다. 이 두 탐사선은 동일한 설계로 제작되었으며, 각각 궤도선과 착륙선을 포함하고 있었다. 이들의 임무를 통해 인류는 처음으로 화성 표면에 인공물을 도달시키는 성과를 거두었다. 마르스 2호와 3호의 구체적인 임무 내용과 결과는 하위 섹션에서 자세히 다룬다.

3. 1. 마르스 2호와 3호 (1971)

마르스 4M 계획의 일환으로 발사된 마르스 2와 마르스 3 임무는 동일한 설계의 우주선을 사용했다. 각 우주선은 궤도선과 착륙선으로 구성되었으며, 이 임무를 통해 인류는 처음으로 화성 표면에 인공물을 도달시킬 수 있었다.

궤도선의 주요 과학적 목표는 다음과 같았다.

화성 표면과 구름 촬영
화성 온도 측정
표면 지형, 구성, 물리적 특성 연구
대기 특성 측정
태양풍, 행성 간 자기장, 화성 자기장 관측
착륙선에서 지구로 신호 전송 (통신 중계)

두 착륙선에는 작은 화성 로버인 PrOP-M이 각각 탑재되었다. 이 로버는 15m 길이의 케이블로 착륙선에 연결된 채 스키를 이용해 이동하도록 설계되었다. 지구와의 거리 때문에 원격 조종이 어려워, 두 개의 작은 금속 막대를 이용한 자율 장애물 회피 기능이 탑재되었다. 각 로버에는 토양 밀도와 지지력을 측정하기 위한 밀도계와 동적 관입계가 있었으나, 두 착륙선 모두 문제가 발생하여 로버는 작동하지 못했다.

1969년 마르스 1969A와 B의 발사 실패 이후, 소련은 1971년부터 1973년까지 유사한 설계의 마르스 2호부터 7호까지 발사를 시도했다. 1971년에 발사된 탐사선들은 약 5톤 무게의 새로운 설계로, 발사에 프로톤 로켓이 사용되었다. 이 시기 탐사선 설계는 궤도선과 착륙선을 함께 보내는 방식이었으며, 궤도선 설계는 이후 베네라 계획에서도 활용되었다. 하지만 이 시기 소련 탐사선은 기술적 신뢰성 문제에 자주 직면했으며, 이는 1970년대 중반 이후 기존 설계를 개선하는 방향으로 전환하면서 점차 해결되었다.

마르스 2호와 3호 임무는 미국의 마리너 8호(실패)와 마리너 9호(성공)에 앞서 화성 최초의 인공위성이 되는 것을 목표로 했던 코스모스 419호(마르스 1971C, 발사 실패)와 함께 M-71 계획의 일부였다.

공식 명칭	내부 명칭	임무	발사일	운반 로켓	결과	비고
마르스 2	4M No.171	궤도선/ 착륙선	1971년 5월 19일	프로톤-K/D	부분적 실패	1971년 11월 27일, 궤도선은 1,380 x 24,940 km 타원 궤도 진입에 성공했다. 그러나 착륙선은 시스템 고장으로 헬라스 평원 (45°S, 302°W 추정) 내에 추락하여 화성 표면에 도달한 최초의 인공물로 기록되었으나 파괴되었다. 충돌 지점에는 소비에트 연방의 국장이 남겨졌다.
마르스 3	4M No.172	궤도선/ 착륙선	1971년 5월 28일	프로톤-K/D	성공	1971년 12월 2일, 궤도선은 1,500 x 211,400 km 타원 궤도 진입에 성공했다. 착륙선은 공력 제동, 낙하산, 역추진 로켓을 이용해 프톨레마이오스 크레이터 지역 (45°S, 158°W)에 연착륙하여 화성에 온전하게 착륙한 최초의 우주선이 되었다. 착륙 후 탐사를 시작했으나, 110초(다른 자료에서는 20초) 만에 원인 불명의 이유로 통신이 두절되었다. 당시 화성에 불던 극심한 모래 폭풍이 원인으로 추정된다. 마르스 3 착륙선은 통신 두절 전 짧은 시간 동안 화성 표면 일부가 담긴 최초의 이미지를 전송했다.

'''마르스 2호 세부 정보'''

발사 시간: 1971년 5월 19일 16:22:44(UTC)
발사 시 질량 (연료 포함): 총 4650kg (궤도선 3440kg, 착륙선 1210kg)
궤도상 건조 중량: 2265kg
크기: 높이 4.1m, 폭 2m (태양 전지판 전개 시 5.9m)
착륙선 분리: 1971년 11월 27일, 화성 도착 4.5시간 전
대기권 진입: 약 6km/s 속도, 계획보다 가파른 각도
착륙 실패: 강하 시스템 고장으로 45°S, 302°W 지점 충돌
궤도선: 1380 x 24,940 km, 궤도 경사각 48.9°, 궤도 주기 18시간 궤도 진입 성공

'''마르스 3호 세부 정보'''

발사 시간: 1971년 5월 28일 15:26:30(UTC)
발사 시 질량 (연료 포함): 총 4650kg (궤도선 3440kg, 착륙선 1210kg)
궤도상 건조 중량: 2265kg
크기: 높이 4.1m, 폭 2m (태양 전지판 전개 시 5.9m)
착륙선 분리: 1971년 12월 2일 09:14(UTC), 화성 도착 4시간 35분 전
대기권 진입: 약 5.7km/s 속도
착륙 성공: 공력 제동, 낙하산, 역추진 로켓 사용, 45°S, 158°W 지점 연착륙 성공 (최초)
통신 두절: 착륙 110초(또는 20초) 후 발생
궤도선: 연료 일부 손실로 계획된 25시간 주기 궤도 대신, 12일 19시간 주기의 장타원 궤도로 진입 (궤도 경사각 48.9°)

마르스 2호와 3호 궤도선은 1971년 12월부터 1972년 3월까지 방대한 양의 데이터를 전송했으며, 데이터 전송은 8월까지 계속되었다. 마르스 2호는 362회, 마르스 3호는 20회 궤도를 돈 후 1972년 8월 22일 임무 종료가 발표되었다. 두 궤도선은 총 60장의 사진을 전송했으며, 이 사진과 데이터를 통해 화성 표면 지도를 제작하고 화성의 중력과 자기장에 대한 중요한 정보를 얻을 수 있었다.

3. 2. 마르스 4호, 5호, 6호, 7호 (1973)

1973년에는 화성으로 탐사선을 보내기 위한 발사 속도 요구치가 높아져, 프로톤 로켓으로는 1971년처럼 궤도선과 착륙선을 동시에 탑재한 무거운 탐사선을 보내기 어려워졌다. 이 문제를 해결하기 위해 소련은 M-73 계획 하에 총 4대의 탐사선을 발사하는 방식을 택했다. 마스 4와 마스 5는 화성 궤도를 도는 궤도선으로 설계되었고, 마스 6과 마스 7은 착륙선을 탑재했지만 화성 궤도에 진입할 연료는 없는 통과선 형태로 발사되었다. 궤도선인 마스 4호와 5호는 착륙선과의 통신 중계 및 자체적인 화성 관측 임무를 수행할 예정이었다.

마스 4호와 5호는 3MS 유형의 궤도선이었고, 마스 6호와 7호는 3MP 유형의 통과/착륙선이었다. 모든 탐사선은 프로톤-K 로켓과 블록 D 상단 로켓을 사용하여 발사되었다.

공식 명칭	내부 명칭	임무	발사일	운반 로켓	결과	비고
마스 4	3MS No.52S	궤도선	1973년 7월 21일	프로톤-K/D	실패	집적 회로 고장으로 감속 로켓이 작동하지 않아 1974년 2월 10일 화성 궤도 진입에 실패했다. 화성 표면에서 1836km 거리(다른 자료에서는 2200km)를 통과하며 플라이바이했다. 실패에도 불구하고 12장의 사진과 화성의 야간 전리층 데이터를 전송했다.
마스 5	3MS No.53S	궤도선	1973년 7월 25일	프로톤-K/D	성공	1974년 2월 12일 1,755 x 32,555 km, 경사각 35.3°, 주기 24시간 53분의 타원 궤도에 성공적으로 진입했다. 2대의 카메라로 마리네리스 협곡 남부를 포함한 60장의 이미지를 전송했으나, 중계기 압력 손실로 인해 22회 궤도 선회 후 1974년 2월 28일 임무가 조기 종료되었다.
마스 6	3MP No.50P	통과/ 착륙선	1973년 8월 5일	프로톤-K/D	부분 실패	1974년 3월 12일, 착륙선이 화성 대기권에 진입하여 하강 중 224초 동안 대기 데이터를 전송했다. 그러나 착륙 직전(추정 속도 61m/s) 통신이 두절되어 충돌한 것으로 보인다. 착륙 추정 지점은 마가리티페르 테라 지역(남위 23.90°, 서경 19.42°)이다. 전송된 데이터는 칩 문제로 대부분 판독이 불가능했다.
마스 7	3MP No.51P	통과/ 착륙선	1973년 8월 9일	프로톤-K/D	실패	고도 제어 장치 또는 역추진 로켓의 고장으로 인해 착륙선이 1974년 3월 9일 예정보다 4시간 일찍 분리되었다. 이로 인해 착륙선은 화성 대기권에 진입하지 못하고 약 1300km 거리를 두고 화성을 지나쳐 태양 주회 궤도로 향했다. 의도했던 착륙 지점은 남위 50°, 서경 28°였다.

이 시기 소련의 화성 탐사선들은 집적 회로 등 부품의 신뢰성 문제로 인해 어려움을 겪었으며, 이는 마스 4호의 궤도 진입 실패와 마스 6호의 데이터 손실, 마스 7호의 착륙 실패 등 임무 결과에 직접적인 영향을 미쳤다.

4. 후속 계획 및 기술 개발

1970년에는 마르스 4NM과 마르스 5NM 계획이 1973년 발사를 목표로 세워졌다. 또한 N1 로켓을 이용한 화성 샘플 반환 계획도 1975년을 목표로 했으나, 이 계획들은 실현되지 못했다.

마르스 4NM 및 마르스 5NM 계획은 N1 로켓으로 더 무거운 탐사선을 발사하는 것을 목표로 했다. 이 계획들은 화성 표면에 무거운 마르소호트 로버를 착륙시키고 샘플 반환 임무를 수행할 예정이었다. 그러나 N1 로켓이 네 번의 시험 비행에서 모두 실패하면서, 화성 탐사선 발사에는 사용되지 못했다.

마르스 5M (마르스 79)은 1977년에 계획된 샘플 반환 임무였다. 이 계획은 1979년에 프로톤 발사체로 두 개의 모듈(궤도 모듈과 귀환 모듈)을 각각 발사한 뒤, 지구 궤도에서 도킹시켜 함께 화성으로 보내는 방식이었다. 하지만 이글라 자동 도킹 시스템의 신뢰성이 낮아 프로젝트가 취소되었다.

참조

_[1] 웹사이트 Chronology of Mars Exploration https://nssdc.gsfc.n[...] 2008-03-19
_[2] 웹사이트 Soviet Mars Images http://www.mentallan[...] 2007-03-28
_[3] 웹사이트 アーカイブされたコピー http://www.novosti-k[...] 2012-08-16

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