마르스 3호

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1. 개요
2. 탐사선 정보
- 2.1. 궤도선
- 2.2. 착륙선
  - 2.2.1. PrOP-M 로버
3. 착륙 위치
4. 착륙선 발견 가능성
참조

1. 개요

마르스 3호는 1971년 5월 28일 발사된 소련의 화성 탐사선으로, 궤도선과 착륙선으로 구성되었다. 궤도선은 화성 궤도에서 화성 표면 및 대기 관측, 통신 중계 역할을 수행했으며, 1971년 12월부터 1972년 8월까지 데이터를 전송했다. 착륙선은 화성 표면에 연착륙을 시도했지만, 착륙 90초 후 통신이 두절되어 14.5초 동안 부분적인 이미지만 전송되었다. 착륙선에는 소형 로버 PrOP-M이 탑재되어 있었으나, 통신 두절로 인해 배치 여부는 불분명하다. 2013년, NASA는 화성 정찰 궤도선(MRO)이 촬영한 이미지에서 마르스 3호 착륙선의 잔해로 추정되는 물체를 발견했다.

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마르스 3호
화성 3호
임무 개요
임무 유형	화성 궤도 탐사선/착륙선
운영 주체	소련 우주 프로그램
COSPAR ID	1971-049A 1971-049F
SATCAT	5252 5667
임무 기간	궤도 탐사선: 착륙선:
우주선 정보
우주선 유형	4M No.172
제작사	OKB-1
발사 질량	총 질량: 궤도 탐사선: 착륙선:
발사 정보
발사 일자	UTC
발사 로켓	프로톤-K/D
발사 장소	바이코누르 81/23
발사 계약자	흐루니체프
임무 종료
폐기 유형	퇴역
마지막 교신	궤도 탐사선: 1972년 7월 착륙선: 1971년 12월 2일, 13:53:50 UTC
궤도 정보
궤도 기준	화성 중심
궤도 경사	60°
궤도 주기	12.67일
궤도 최원점	아레이온
행성 간 이동 (궤도 탐사선)
종류	궤도 탐사선
대상	화성
도착 일자	1971년 12월 2일
행성 간 이동 (착륙선)
종류	착륙선
대상	화성
도착 일자	1971년 12월 2일 13:52 UTC
위치	(예상)
프로그램 정보
프로그램	마르스 계획
이전 임무	마르스 2호
다음 임무	마르스 4호
기타 정보
마르스 3호 (착륙선) 우표
마르스 3호 궤도선
모스크바 우주비행사 기념 박물관에 전시된 마르스 3호 착륙선 모형

2. 탐사선 정보

마르스 3호는 마르스 2호와 동일한 설계를 가진 탐사선으로, 화성 궤도를 돌며 관측 임무를 수행하는 궤도선과 화성 표면에 착륙하는 착륙선으로 구성되었다. 궤도선은 화성에 도착하기 직전에 착륙선을 분리했다.

탐사선의 주요 제원은 다음과 같다.

{| class="wikitable"

|-

! 항목 !! 내용

|-

| 발사 시각 || 1971년 5월 28일 15시 26분 30초 (UTC)

|-

| 발사 시 질량 (연료 포함)

|

구분	질량
총합	4650kg
궤도선	3440kg
착륙선	1210kg

|-

| 궤도상 건조 질량 || 2265kg

|-

| 크기 || 높이 4.1m, 너비 2m (태양 전지판 전개 시 5.9m)

|}

2. 1. 궤도선

궤도선의 주요 목적은 화성 표면의 지형을 연구하고, 토양 성분을 분석하며, 대기의 다양한 특성을 측정하고, 태양 복사, 태양풍, 행성간 및 화성 자기장을 관측하는 것이었다. 또한 착륙선에서 지구로 신호를 보내는 통신 중계 역할도 수행했다.

연료 손실로 인해 궤도선은 계획했던 25시간 주기의 궤도에 진입할 수 없었다. 대신 엔진을 অল্প நேரம் 가동하여 우주선을 화성 주위를 도는 매우 타원형의 장주기(12일 19시간) 궤도에 진입시켰다.

1971년 11월 14일, 마리너 9호가 화성 2호 및 3호보다 불과 2주 먼저 화성에 도착하여 궤도에 성공적으로 진입했을 때, 행성과학자들은 대기가 "행성 전체를 덮는 먼지로 뒤덮여 관측 사상 가장 큰 폭풍"으로 가득하다는 사실에 놀랐다. 표면은 완전히 가려져 있었다. 화성 2호와 3호는 임무 컴퓨터를 재프로그래밍할 수 없어 즉시 착륙선을 보냈고, 궤도선은 특징 없는 먼지 구름의 이미지를 촬영하는 데 가용 데이터 자원의 상당 부분을 사용했다. 이는 공교롭게도 발생한 화성의 큰 먼지 폭풍으로 인해 임무에 부정적인 영향을 주었다.

화성 3호 궤도선은 1971년 12월부터 1972년 3월까지 데이터를 전송했으며, 8월까지 전송이 계속되었다. 1972년 8월 22일, 화성 3호는 20번의 궤도 비행 후 임무를 완료했다고 발표되었다. 화성 2호와 합쳐 총 60장의 사진을 전송했다. 이 이미지와 데이터는 22km 높이의 산, 상층 대기의 원자 수소와 산소, -110°C에서 +13°C까지의 표면 온도, 5.5mb~6mb의 표면 압력, 지구 대기보다 5000배 적은 수증기 농도, 80~110km 고도에서 시작하는 전리층 기저부, 대기 중 7km 높이의 먼지 폭풍 입자를 밝혀냈다. 이 이미지와 데이터를 통해 표면 지형도를 제작할 수 있었으며, 화성의 중력 및 자기장에 대한 정보를 제공했다.

2. 2. 착륙선

마르스 3호 강하 모듈은 추진 시스템 반대편의 버스/궤도선에 장착되었다. 직경 1.2m의 구형 착륙 캡슐, 직경 2.9m의 원뿔형 공기역학적 제동 방패, 낙하산 시스템 및 역추진 로켓으로 구성되었다. 연료를 포함한 강하 모듈 전체 질량은 1210kg이었으며, 구형 착륙 캡슐은 이 중 358kg을 차지했다. 가스 마이크로 엔진과 가압 질소 용기로 구성된 자동 제어 시스템이 자세 제어를, 원뿔 바깥쪽에 장착된 4개의 고체 연료 모터는 피치 및 요 제어를 담당했다.

주 낙하산과 보조 낙하산, 착륙 시작 엔진, 전파 고도계는 탐사선 상단 부분에 장착되었다. 강하 모듈 내부 충격 흡수를 위해 폼이 사용되었고, 착륙 캡슐에는 착륙 후 펼쳐져 탐사선을 바로 세우고 계측기를 노출시키는 4개의 삼각 날개가 있었다.

착륙선에는 표면을 360도로 볼 수 있는 두 대의 텔레비전 카메라, 대기 조성을 연구하기 위한 질량 분석기, 온도, 압력 및 풍속 센서, 유기 물질 및 생명 징후를 찾기 위한 기계식 삽 등 표면의 기계적 및 화학적 특성을 측정하는 장치가 장착되었다. 소련의 문장이 새겨진 깃발도 포함되어 있었다.

구체 상단에 돌출된 4개의 안테나는 탑재된 무선 시스템을 통해 궤도선과의 통신을 제공했다. 장비는 분리 전 궤도선에 의해 충전되는 배터리로 전원이 공급되었으며, 온도 제어는 단열재 및 방열기 시스템을 통해 유지되었다. 착륙 캡슐은 화성 환경 오염을 방지하기 위해 발사 전 살균 처리되었다.

1971년 12월 2일 09:14 (UTC), 마르스 3호 강하 모듈은 화성 도착 4시간 35분 전에 분리되어 약 5.7km/s의 속도로 화성 대기권에 진입했다. 공기역학적 제동, 낙하산, 역추진 로켓을 통해 착륙선은 화성에 연착륙하여 작동을 시작했다.

착륙 90초 후, 착륙선은 마르스 3호 궤도선으로 전송을 시작했으나, 20초 만에 알 수 없는 이유로 전송이 중단되었다. 고장 원인은 착륙선 자체 문제인지, 궤도선의 통신 중계 문제인지 불분명하다. 당시 발생했던 극심한 먼지 폭풍으로 인한 코로나 방전이 통신 시스템 손상을 유발했을 가능성이 있으며, 이는 열악한 이미지 조명의 원인으로도 추정된다.

마르스 탐사 초기 라보킨 설계국에서 마르스와 금성 우주선 수석 디자이너였던 V. G. 페르미노프에 따르면, 전송된 부분적인 이미지(70줄)는 "세부 사항이 없는 회색 배경"이었다.

2. 2. 1. PrOP-M 로버

마르스 3호 착륙선에는 4.5kg의 소형 화성 탐사 로버인 PrOP-M이 탑재되어 있었다. 이 로버는 15미터 길이의 연결 케이블을 통해 착륙선과 연결되어, 스키를 이용해 화성 표면을 이동할 예정이었다. 지구에서 보내는 전파 신호는 원격 조종으로 로버를 작동시키기에는 지연 시간이 너무 길었기 때문에, 로버는 두 개의 작은 금속 막대를 이용한 자율적인 장애물 회피 기능을 갖추고 있었다. PrOP-M은 동적 관입계와 방사선 밀도계를 탑재했다.

PrOP-M의 주요 프레임은 중앙에 작은 돌출부가 있는 사각형 상자 형태였다. 프레임은 각 측면에서 아래로 뻗어 나와 프레임을 지면 위로 약간 들어 올리는 두 개의 넓고 평평한 스키로 지지되었다.

PrOP-M 로버는 착륙 후 조작 팔에 의해 화성 표면에 배치될 예정이었다. 로버는 텔레비전 카메라의 시야 안에서 움직이며 1.5미터마다 멈춰서 측정을 수행하고, 화성 토양에 남긴 이동 흔적을 통해 토양의 특성을 분석할 계획이었다.

그러나 통신 두절로 인해 로버가 실제로 배치되었는지 여부는 확인되지 않았다.

3. 착륙 위치

탐사선	착륙 위치	이미지
마르스 3호	Ptolemaeus Crater\|프톨레마이오스 분화구^영어 좌표 남위 45° 서경 158°	마스 3호

마르스 3호는 1971년 12월 2일 남위 45° 서경 158° 지점에 착륙했다. 지도에 표시된 다른 탐사선들의 착륙 위치는 다음과 같다.

탐사선 또는 착륙선	착륙 연도	비고
바이킹 1호	1976	토마스 머치 기념 기지
바이킹 2호	1976	제럴드 소펜 기념 기지
마스 2호	1971
마스 6호	1973
마스 폴라 랜더	1999
딥 스페이스 2호	1999
피닉스	2008	그린 밸리
인사이트	2018
소저너	1997	칼 세이건 기념 기지
스피릿	2004	컬럼비아 기념 기지
오퍼튜니티	2004	챌린저 기념 기지
큐리오시티	2012	브래드버리 착륙 지점
퍼서비어런스	2021
주룽호	2021

로잘린드 프랭클린 로버	2023 (예정)

4. 착륙선 발견 가능성

2013년 4월 11일, NASA는 화성 정찰 궤도선(MRO)이 화성 표면에 있는 마르스 3호 착륙선의 장비를 촬영했을 수 있다고 발표했다. MRO의 HiRISE 카메라는 낙하산, 역추진 로켓, 열 보호막 및 착륙선으로 추정되는 물체의 이미지를 촬영했다. 이 발견은 공개적으로 이용 가능한 보관된 이미지를 검색하던 아마추어 우주 애호가들에 의해 이루어졌다.

2013년, 미국 항공 우주국(NASA)은 화성 탐사선 화성 정찰 궤도선(MRO)이 마르스 3호 착륙 지점 근처를 촬영한 이미지 속에서 마르스 3호의 착륙선으로 보이는 물체를 발견했다고 발표했다. 이 물체는 2012년 12월에 러시아 우주 팬들을 중심으로 한 인터넷 커뮤니티가 2007년에 촬영된 MRO 이미지를 조사하여 발견했다. 보고를 받은 NASA는 2013년 3월에 해당 지점을 재촬영하여 4월에 공개했다.^[2]

2007년과 2013년에 촬영된 두 장의 이미지에는 각각 낙하산, 역추진 로켓, 착륙선 본체, 단열 쉴드로 보이는 4개의 물체가 찍혀 있다. 이들의 크기와 형태는 마르스 3호와 모순 없이 일치한다. 하지만 2013년 4월 현재 마르스 3호라는 확증에는 이르지 못했다.^[2]

참조

_[1] 서적 Destination Mars Prometheus Books
_[2] 뉴스 旧ソ連の火星探査機「マルス3号」とみられる物体を発見 https://www.astroart[...] AstroArts 2013-04-17

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