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마르스 96호

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목차

1. 개요

마르스 96호는 1990년대 소련/러시아가 계획한 화성 탐사선으로, 화성의 대기, 표면, 내부를 탐사하는 것을 목표로 했다. 궤도선, 소형 자율 스테이션, 독립 침투기로 구성되었으며, 프랑스, 독일, 유럽 국가들과 미국이 제공한 장비를 탑재했다. 과학적 목표는 화성 표면, 대기 및 내부 구조의 진화 역사를 연구하는 것이었으며, 다양한 과학 장비를 통해 지형, 광물, 기후, 자기장, 열 흐름 등을 연구할 계획이었다. 1996년 발사되었으나, 로켓 4단 점화 실패로 궤도 진입에 실패하여 대기권에 재진입, 칠레 이키케 동쪽 32km 지점을 중심으로 하는 타원형 지역에 추락했다. 이 탐사선에는 플루토늄-238이 탑재되어 있었으며, 마르스 96호의 기술은 마스 익스프레스에 활용되었다.

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마르스 96호
개요
마르스 96 탐사선 조립
임무 유형화성 궤도선, 착륙선, 관통체
운영 주체로스코스모스
COSPAR ID1996-064A
SATCAT24656
임무 기간궤도 진입 실패
탐사선 정보
탐사선마르스 96
제조사NPO 라보츠킨
발사 질량6180 kg
건조 질량3159 kg
발사 정보
발사일1996년 11월 16일, 20:48:53 UTC
발사 로켓프로톤-K / D-2
발사 장소바이코누르 우주 기지, 200/39번 발사대
발사 계약자흐루니체프 국가 연구 생산 우주 센터
임무 정보
서비스 시작궤도 진입 실패
붕괴 날짜1996년 11월 17일
궤도 기준지구 중심 궤도
궤도 종류저궤도
궤도 긴반축gee
프로그램러시아 화성 프로그램
이전 임무포보스 계획
다음 임무포보스-그룬트
추가 정보
재진입 고도320 km
참고 자료http://www.jamesoberg.com/plutonium.html
명칭 정보
다른 이름마르스-8

2. 역사적 배경

마르스 96호는 1990년대 소련/러시아의 유일한 달 또는 행성 탐사선으로, 화성 대기의 진화, 표면, 내부를 탐사하는 야심 찬 임무였다. 원래 화성 94호와 화성 96호 두 우주선으로 계획되었으나, 임무는 연기되어 마르스 96호와 화성 98호가 되었다. 이후 화성 98호는 취소되었고, 마르스 96호는 소련 붕괴 이후 지구 궤도를 벗어난 최초의 러시아 심우주 임무로 남았다. 전체 우주선은 궤도선, 두 개의 소형 자율 스테이션, 두 개의 독립적인 침투기로 구성되었다.

이 임무는 매우 야심 찬 임무였고, 당시 발사된 가장 무거운 행성 간 탐사선이었다. 프랑스, 독일, 다른 유럽 국가들과 미국이 제공한 많은 장비들이 포함되었다. 유사한 장비들은 2003년에 발사된 마스 익스프레스에 탑재되어 운용되었다. 이 프로젝트의 과학자는 알렉산더 자하로프였다.

3. 과학적 목표

마르스 96호는 화성의 표면, 대기, 내부 구조의 진화 역사를 연구하고, 항해 중에는 천체 물리학 연구도 수행하는 것을 목표로 했다.[1] 이 연구는 화성 표면, 대기, 내부 구조, 플라스마, 천체물리학 연구로 나눌 수 있다.

3. 1. 화성 표면 연구

마르스 96호의 화성 표면 연구는 전 지구적 지형 조사, 광물 지도 제작, 토양 구성 및 극저온권과 그 심층 구조에 대한 연구를 포함할 예정이었다.[1]

3. 2. 대기 연구

마르스 96호의 대기 연구는 기후, 특정 원소의 풍부도, 물, 이산화탄소, 오존 등과 같은 이온 및 화학 물질의 존재, 일반적인 지구적 모니터링, 시간에 따른 압력 변화, 에어로졸 특성 분석 등을 포함할 예정이었다.

3. 3. 내부 구조 연구

마르스 96호는 지각 두께 조사, 화성 자기장 연구, 열 흐름 연구, 활화산 가능성 조사, 지진 활동 연구를 목표로 하였다.

3. 4. 플라스마 연구

플라스마 연구는 자기장의 세기와 방향을 연구하고, 행성간 항해 및 화성 근처에서 플라스마의 이온과 에너지 조성을 연구하며, 자기권과 그 경계를 연구하는 것을 목표로 했다.[1]

3. 5. 천체물리학 연구

행성 간 항해 동안 우주 감마선 폭발 연구와 태양 및 다른 별의 진동 연구가 진행될 예정이었다.[1]

4. 탐사선 설계

마르스 96호는 궤도선, 소형 자율 스테이션, 침투기 등 크게 세 가지 모듈로 구성되었다. 궤도선에는 화성의 대기와 표면을 연구하기 위한 다양한 과학 장비가 탑재되었다.

ARGUS 플랫폼에는 두 대의 텔레비전 카메라와 매핑 분광기가 설치되어 정밀 관측을 수행했다. PAIS 플랫폼에는 SPICAM, EVRIS, PHOTON 등의 장비가 탑재되어 대기 및 표면 연구를 지원했다.

궤도선에는 다음과 같은 장비들이 탑재되었다.


  • 고해상도 입체 텔레비전 카메라(HRSC): 지형 및 대기 연구 (구름 구조, 연변 밝기, 단자 특징)
  • 광각 입체 텔레비전 카메라(WAOSS): 화성의 전반적인 변화 관측 (먼지 폭풍으로 인한 구름 이동, 표면 변화 등)
  • OMEGA 분광기: 화성 표면 구성 물질 (화성암, 퇴적암, 토양, 서리, 얼음) 매핑 및 주요 기체/고체 대기 성분 매핑
  • PFS 분광기: 대기 (3D 온도/압력장, 바람, 물/일산화탄소 변화, 에어로졸) 및 표면 (토양 온도/열물리적 특성, 광물학적 조성, 표면 응축물, 고도) 특성 연구
  • TERMOSCAN: 토양의 열 관성, 온도 변화 모니터링, 이상 열원 검색, 대기 연구
  • SVET 분광기: 암석의 흡수 띠 분석 및 에어로졸 특성 연구
  • SPICAM 분광기: 대기 중 오존, 수증기, 일산화탄소, 에어로졸, 온도의 수직 프로파일 및 전리층 진단, 수증기 분포 파악, 밀도 모델 구축
  • UVS-M 분광 광도계: 상층 대기의 수소, 헬륨, 산소 분포 및 중수소 풍부도 조사, 대기 고고도 프로파일 생성, 행성간 매질 중성 성분 탐색
  • LWR 레이더: 극지방 저온권 표면 연구, 얼음 함유 암석 분포 및 토양 유전 매개변수 추정, 상층 전리층 전자 밀도 프로파일 연구
  • PHOTON 감마 분광기: 암석의 원소 조성 매핑 및 자연 방사성 원소/기본 암석 형성 원소 풍부도 결정
  • NEUTRON-S 중성자 분광기: 토양 표면층 수분 함량 조사
  • MAK 질량 분광기: 상층 대기 및 전리층 조성 결정, 대기 이온/중성 성분 높이 프로파일 측정, 동위 원소 비율 측정/업데이트, 대기/전리층 변화 측정
  • ASPERA: 화성 근처 플라즈마와 중성 간 상호작용 측정
  • FONEMA: 뜨거운 이온 종의 3D 분포 함수 측정 및 화성 근처 플라즈마 미세 구조, 역학, 기원 조사
  • DYMIO: 전리층 역학 및 태양풍과의 상호작용 조사
  • MARIPROB: 화성 전리층 및 자기권의 차가운 플라즈마 대류 측정
  • MAREMF: 화성 플라즈마 환경 및 태양풍에서 자기장 벡터와 전자/이온 3D 분포 측정
  • ELISMA: 화성 플라즈마 환경과 태양풍 상호작용 측정, 전리층/자기권 불안정성 식별, 대기 기원 파동 연구, 플라즈마 대류 매핑, 열 플라즈마 온도/밀도 분포 탐색, 상층 대기/하층 전리층 관계 모니터링
  • SLED: 화성 환경에서 고에너지 입자 방사 연구 및 행성 간 저에너지 우주선 모니터링
  • PGS 감마 분광기: 화성 표면, 태양 플레어, 감마선 폭발에서 방출되는 감마선 측정
  • LILAS-2: 감마선 폭발원 위치 탐색, 스펙트럼 저에너지 흡수 특징 분석, 감마선 폭발 감쇠 단계 열 방사 연구
  • EVRIS: 별의 펄스, 회전, 내부 구조 조사 및 광도 미세 변동성 측정
  • SOYA: 태양 내부 구조 연구
  • RADIUS-M: 행성 간 및 화성 근처 방사선 연구, 우주선 방사선량 예측, 선량계 제어, 하전 입자 전파 연구, 운석 위험 추정

4. 1. 궤도선

포보스 궤도선 설계를 기반으로 한 3축 태양/별 안정화 우주선이었다. 전개 가능한 고이득 및 중이득 안테나를 가지고 있었다. 두 개의 큰 태양 전지판이 우주선의 양쪽에 부착되었다. 화성 궤도 진입 후 분리될 수 있는 분리 가능한 추진 장치도 있었다. 중앙 인터페이스, 마이크로프로세서 및 메모리 시스템인 MORION 시스템도 갖추고 있었다. 연료를 포함한 총 질량은 6180kg이었고, 건조 질량은 3159kg이었다.

4. 2. 지상국



각 지상국은 높이 약 1미터, 지름 약 1미터의 에어로쉘에 담겨 있었다. 각 지상국에는 스테이션 운영을 제어하기 위한 스테이션 데이터 처리 장치(SDPI), 데이터 전송을 위한 송신기와 수신기가 있는 통신 장치, 2개의 방사성 동위원소 열전 발전기(RTG), 배터리, 배터리 충전을 제어하는 전자 장치로 구성된 전원 공급 장치가 있었다. 각 지상국에는 화성 탐사에 영감을 준 공상 과학 소설, 사운드, 예술 작품이 담긴 컴팩트 디스크도 탑재되었다. 이것은 미래의 인류 탐험가들을 위한 선물로 의도되었다. 각 지상국의 예상 수명은 1년이었다.

4. 3. 침투기

각 관통체는 전방 본체와 후방 본체로 크게 나뉜다. 관통체가 표면에 충돌하면 전방 본체는 분리되어 표면 5~6미터 깊이로 파고들도록 설계되었고, 후방 본체는 전선으로 전방 본체와 연결된 채 표면에 남는다.[1] 전방 본체에는 유지 관리 장비와 분석 패키지 일부가, 후방 본체에는 나머지 분석 패키지와 무선 장비가 포함되었다.[1] 각 관통체는 방사성 동위원소 열전 발전기(RTG)와 배터리로 전력을 공급받았으며, 예상 수명은 1년이었다.[1]

각 관통체에 탑재된 과학 장비는 다음과 같다.[1]

  • TVS TV-카메라: 주변 지상 환경의 파노라마 이미지를 촬영하고 화산 활동 등 지상 활동 가능성을 탐사한다.
  • MECOM METEO SET: 지표의 기상 매개변수를 현장에서 실측한다.
  • PEGAS 감마선 분광계: 화성 표면 암석의 원소 조성을 측정한다.
  • ANGSTREM X-RAY 분광계: 지하 암석의 원소 조성을 측정한다.
  • ALPHA ALPHA-P 분광계: 암석의 화학 조성을 연구한다.
  • NEUTRON NEUTRON-P 분광계: 암석의 밀도와 습기를 측정한다.
  • GRUNT 가속도계: 저항력, 저항 시간, 속도 특성, 속도 시간, 관통 특성, 깊이를 통해 기계적 특성을 조사한다.
  • TERMOZOND: 열을 생성하고 암석 표층의 물리적 연구를 수행한다.
  • KAMERTON 지진계: 화성 지각 구조를 연구한다.
  • IMAP-6 자력계: 고유 자기장과 암석의 자기 특성을 연구한다.

5. 탑재 장비

'''마르스 96호'''는 화성의 표면, 대기, 내부 구조의 진화 역사를 연구하고, 항해 중에는 천체 물리학 연구도 수행하는 것을 목표로 하였다. 이를 위해 궤도선, 지상국, 관통자 등 세 가지 유형의 탐사 장비가 탑재되었다.

'''궤도선'''은 포보스 궤도선 설계를 기반으로 3축 태양/별 안정화 우주선으로 제작되었다. 전개 가능한 고이득 및 중이득 안테나, 두 개의 큰 태양 전지판, 분리 가능한 추진 장치를 갖추고 있었다. MORION 시스템을 통해 중앙 인터페이스, 마이크로프로세서, 메모리 시스템을 통합 관리했다. 궤도선의 총 질량은 6180kg이며, 연료를 제외한 건조 질량은 3159kg이었다.

'''지상국'''과 '''관통자'''는 각각 2개씩 궤도선에 부착되어 화성 표면에 투하될 예정이었다.

5. 1. 궤도선 탑재 장비


  • '''ARGUS''': 두 대의 텔레비전 카메라와 매핑 분광기로 구성된 플랫폼이다. 자체 다중 프로세서 제어 시스템, 항법 텔레비전 카메라(다른 두 대와 관련 없음), 1.5 기가비트 메모리를 갖춘 데이터 수집 시스템, 열 제어 시스템 및 비행 중 보정 시스템을 갖추고 있었다. 세 축 모두에서 고정밀도로 부착된 기기를 지향하도록 설계되었다.[1]

  • '''PAIS''': SPICAM, EVRIS 및 PHOTON 기기를 장착하고 지향하도록 설계된 플랫폼이다.[2]

  • '''HRSC'''(고해상도 입체 텔레비전 카메라): 상세한 지형 연구 및 구름 구조, 연변 밝기 및 단자 특징에 대한 대기 연구를 수행하도록 설계되었다. ARGUS 플랫폼에 장착된 카메라 중 하나였으며, 이 설계는 마스 익스프레스 HRSC 카메라에 재사용되었다.[3]

  • '''WAOSS'''(광각 입체 텔레비전 카메라): 먼지 폭풍으로 인한 구름 이동, 표면 변화 및 표면과 대기의 기타 장기 관측에 대한 연구를 수행하기 위해 시간에 따라 화성을 전반적으로 모니터링하도록 설계되었다. ARGUS 플랫폼에 장착되었다.[4]

  • '''OMEGA'''(가시 및 적외선 매핑 분광기): 화성 표면의 화성암, 퇴적암, 토양, 서리 및 얼음의 조성을 매핑하도록 설계되었다. 또한 주요 기체 및 고체 대기 성분을 매핑하는 것도 목표였다. ARGUS 플랫폼에 장착되었다.[5]

  • '''PFS'''(행성 푸리에 분광기): 표면 및 대기에 대한 특수 연구를 수행하도록 설계되었다. 대기 연구에는 3D 온도 및 압력장 모니터링, 바람의 전역 매핑, 시간 및 공간상의 물과 일산화탄소의 변화, 에어로졸의 광학적 깊이, 위상 함수, 크기 분포 및 화학적 조성이 포함되었다. 표면 연구에는 토양의 온도 및 열물리적 특성, 표면의 광물학적 조성, 표면 응축물 및 고도 측정이 포함되었다.[6]

  • '''TERMOSCAN'''(매핑 라디오미터): 토양의 열 관성을 찾고, 온도 체제의 일일 및 계절적 역학을 모니터링하며, 이상 열원을 검색하고, 대기에 대한 열 연구를 수행하도록 설계되었다.[7]

  • '''SVET'''(고해상도 매핑 분광기): 암석의 흡수 띠에서 화성의 분광 광도법을 수행하여 조성을 결정하고, 에어로졸의 특성을 연구하며, TERMOSCAN 데이터를 MORION 시스템과 호환되는 디지털 형태로 변환하도록 설계되었다.[8]

  • '''SPICAM'''(다중 채널 광학 분광기): 중간 및 하층 대기에서 오존, 수증기, 일산화탄소, 에어로졸 및 온도의 수직 프로파일을 찾고, 전리층을 진단하고, 수증기의 전역 분포를 파악하며, 대기의 밀도 모델을 구축하는 것이 주요 목표였다. PAIS 플랫폼에 장착되었다.[9]

  • '''UVS-M'''(자외선 분광 광도계): 상층 대기에서 수소, 헬륨, 산소의 분포를 찾고, 대기 중의 중수소의 풍부도를 찾고, 대기의 고고도 프로파일을 만들고, 행성간 매질의 중성 성분을 찾기 위한 것이었다.

  • '''LWR'''(장파 레이더): GRUNT 및 PLASMA 실험에 사용되었다. GRUNT의 목표는 화성 극지방의 저온권 표면을 연구하고, 얼음 함유 암석의 발생 깊이와 지리적 분포를 결정하며, 토양의 유전 매개변수를 추정하는 것이었다. PLASMA의 목표는 상층 전리층에서 전자 수 밀도의 높이 프로파일의 전역 분포를 연구하여 화성 대기와의 태양풍 상호 작용의 역학을 연구하는 것이었다.

  • '''PHOTON'''(또는 FOTON, 감마 분광기): 고공간 해상도와 고정밀도로 암석의 원소 조성을 매핑하고 자연 방사성 원소와 기본 암석 형성 원소의 풍부도를 결정하기 위한 것이었다. PAIS 플랫폼에 장착되었다.

  • '''NEUTRON-S'''(중성자 분광기): 화성 토양의 표면층에 있는 수분 함량을 조사하도록 설계되었다.

  • '''MAK'''(사중극 질량 분광기): 상층 대기 및 전리층의 조성을 결정하고, 대기 이온 및 중성 성분의 높이 프로파일을 측정하며, 동위 원소 비율을 측정 및 업데이트하고, 대기 및 전리층의 계절 및 일일 변화를 측정하도록 설계되었다.

  • '''ASPERA'''(에너지-질량 이온 분광계 및 중성 입자 이미저): 화성 근처의 플라즈마와 중성 간의 상호 작용을 측정하도록 설계되었다.

  • '''FONEMA'''(고속 전방향 비주사 이온 에너지-질량 분석기): 높은 시간 해상도로 뜨거운 이온 종의 3D 분포 함수를 측정하여 화성 근처 플라즈마의 미세 구조, 역학 및 기원을 조사하도록 설계되었다.

FONEMA 엔지니어링 모델

  • '''DYMIO'''(전방향 전리층 질량 분광기): 전리층의 역학 및 태양풍과의 상호 작용을 조사하도록 설계되었다.

  • '''MARIPROB'''(전리층 플라즈마 분광기): 화성 전리층과 자기권의 차가운 플라즈마 대류를 측정하도록 설계되었다.

  • '''MAREMF'''(정전 분석기 및 자력계): 화성의 플라즈마 환경 및 태양풍에서 자기장 벡터와 전자의 3D 분포, 그리고 이온을 측정하기 위한 것이었다.

  • '''ELISMA'''(파동 복합체): 화성 플라즈마 환경과의 태양풍 상호 작용을 측정하고, 전리층 및 자기권의 불안정성을 식별하며, 모래 폭풍 및 번개로 생성된 대기 기원의 파동을 연구하고, 플라즈마 대류를 전역 매핑하고, 300km 고도까지의 열 플라즈마 온도 및 밀도 분포를 찾고, 상층 대기와 하층 전리층 간의 동적 관계를 모니터링하도록 설계되었다.

  • '''SLED'''(저에너지 하전 입자 분광기): 화성 환경에서 고에너지 입자 방사를 상세히 연구하고, 행성 간 순항 중 저에너지 우주선을 모니터링하도록 설계되었다.

  • '''PGS'''(정밀 감마 분광기): 화성 표면, 강력한 태양 플레어 및 감마선 폭발에서 방출되는 감마선을 측정하도록 설계되었다.

  • '''LILAS-2'''(우주 및 태양 감마선 폭발 연구): 감마선 폭발원의 위치를 고정밀도로 찾고, 스펙트럼의 저에너지 흡수 특징을 분석하고, 감마선 폭발의 감쇠 단계에서 열 방사를 연구하기 위한 것이었다.

  • '''EVRIS'''(별의 진동 연구 기기): 별의 펄스, 회전 및 내부 구조를 조사하고, 해당 진동으로 유도된 광도 미세 변동성을 측정하도록 설계되었다. PAIS 플랫폼에 장착되었다.

  • '''SOYA'''(태양 진동 광도계): 태양의 내부 구조를 연구하도록 설계되었다.

  • '''RADIUS-M'''(방사선/선량 제어 복합체): 행성 간 순항 중 및 화성 근처의 방사선을 연구하고, 우주선의 방사선량을 예측하고, 우주선 탑재 선량계를 제어하고, 행성 간 공간에서 하전 입자의 전파를 연구하고, 우주선에 대한 운석 위험을 추정하도록 설계되었다.

5. 2. 지상국 탑재 장비

두 개의 지표면 기지국에는 각각 다음과 같은 장비가 탑재되어 있었다.

  • '''MIS''' (기상 관측 시스템): 온도 센서, 압력 센서, 상대 습도 센서, 광학 깊이 센서(ODS), 이온 풍속계를 갖추고 있었다. 광학 깊이 센서는 직접 및 산란된 햇빛의 강도를 비교하고, 이온 풍속계는 이온 전류 및 대기 이온화를 감지한다.

  • '''DPI''' (강하 단계 장비): 가속도계와 온도 센서를 갖추고 있었다.

  • '''ALPHA''': 알파 입자 X선 분광계로, 화성 토양의 원소 조성을 측정하도록 설계되었다.

  • '''OPTIMISM''': 자력계, 지진계, 경사계 및 전자 장치를 포함했다.

  • '''DesCam''' (강하 단계 카메라): 낙하산 강하 중 이미지를 촬영하도록 설계되었다.

  • '''PanCam''' (파노라마 카메라): 지표면 기지국 주변의 풍경을 텔레비전 파노라마로 촬영하도록 설계되었다.

  • '''MOx''' (화성 산화제 실험): 화성 토양 및 대기에서 산화제의 존재를 연구하도록 설계되었다.

  • '''MAPEx''' (마이크로전자 및 광자 실험): 플라스틱과 실리콘을 이용하여 방사선을 기록했다. 소형 디스크 라벨에 배치되었다.

5. 3. 침투기 탑재 장비

두 개의 관통 장비에는 다음과 같은 기능이 탑재되었다.

  • '''TVS 텔레비전 카메라''': 주변 풍경을 파노라마로 촬영하고, 화산 활동과 같은 가능한 활동을 감시하도록 설계되었다.
  • '''MECOM METEO SET''': 표면의 기상학적 매개변수를 현장에서 측정하도록 설계되었다.
  • '''PEGAS 감마선 분광계''': 화성 표면 암석의 원소 조성을 추정하도록 설계되었다.
  • '''ANGSTREM X선 분광계''': 지하 암석의 원소 조성을 추정하도록 설계되었다.
  • '''ALPHA ALPHA-P 분광계''': 암석의 화학적 조성을 추정하도록 설계되었다.
  • '''NEUTRON NEUTRON-P 분광계''': 암석의 습도와 밀도를 측정하도록 설계되었다.
  • '''GRUNT 가속도계''': 저항력/시간, 속도 프로파일/시간, 관통 프로파일 및 깊이를 획득하여 기계적 특성을 조사하도록 설계되었다.
  • '''TERMOZOND''': 암석의 표면층에 대한 열적 및 물리적 연구를 수행하도록 설계되었다.
  • '''KAMERTON 지진계''': 행성의 지각 구조를 연구하도록 설계되었다.
  • '''IMAP-6 자력계''': 화성의 고유 자기장과 암석의 자기적 특성을 연구하도록 설계되었다.

6. திட்டமிடப்பட்ட 운용 계획

1996년 11월 16일 프로톤 8K82K/11S824F 발사체를 이용하여 발사될 예정이었다. 이 발사체는 4단 로켓으로, 1988년 화성으로 향하는 포보스 계획의 우주선을 발사하기 위해 두 번 사용된 적이 있었다. 처음 세 단계는 연료가 소진될 때까지 연소될 예정이었다. 블록 D-2라 불리는 4단 로켓은 점화되어 우주선과 함께 주차 궤도에 진입한 후, 다시 점화되어 화성 전이 궤도에 진입할 예정이었다. 4단 로켓 정지 후 우주선은 분리되어 안테나를 전개하고 추진 장치를 사용하여 연소를 완료할 예정이었다. 이 과정이 완료된 후, 우주선은 태양 전지판과 PAIS 과학 플랫폼을 전개할 예정이었다.

약 10개월 간의 항해가 계획되었으며, 항해 중 2번의 궤도 수정이 예정되었다. 행성간 항해 중 천체물리학 연구도 수행될 예정이었다. 화성 도착은 1997년 9월 12일로 예정되었다.

화성 도착 4~5일 전(가급적 5일)에 탐사선은 북반구의 두 지점에 착륙하기 위해 표면 정거장 2개를 분리할 예정이었다. 분리 후, 탐사선은 궤도 진입을 위해 궤도선의 궤적을 통과 경로로 변경하는 편향 기동을 수행할 예정이었다. 적절한 시점에, 추진 장치의 주 엔진이 비행 방향을 향한 상태에서 탐사선은 감속 후 화성 궤도에 진입하기 위해 연소할 예정이었다. 초기 화성 궤도는 원점 500km, 원지점 약 52,000km, 궤도 주기 43.09시간이었다.

궤도선이 궤도 진입 연소를 수행하는 동안, 두 표면 정거장은 화성에 연착륙할 예정이었다. 두 착륙 과정은 동일했다. 공기역학적 압력으로 우주선 속도가 줄어들고, 고도 19.1km에서 낙하산이 펼쳐지며, 18.3km에서 열 보호막이 분리되고, 17.9km에서 에어백이 팽창했다. 에어백으로 보호된 착륙선이 지면에 닿으면 낙하산이 분리되었다. 에어백은 멈춘 후 분리되어 착륙선이 드러났다. 4개의 날개가 열리고 착륙선은 궤도선이 착륙 지점을 통과할 때 신호를 보낼 예정이었다.

화성 궤도 진입 후 궤도선의 첫 임무는 양쪽 표면 기지로부터 착륙 확인 신호를 수신하는 것이었다. 관통자 착륙 시기는 화성 궤도 진입 후 7일에서 28일 사이였다. 궤도선의 주요 과학 임무는 양쪽 관통자가 방출되고 추진 장치가 분리된 후에야 시작될 수 있었다.

각 관통자는 동일하게 착륙할 예정이었다. 착륙 과정은 안정성을 위해 관통자를 회전시키고 궤도선에서 분리하는 것으로 시작되었다. 관통자는 고체 로켓 모터를 점화하여 궤도에서 벗어나기 시작, 20~22시간 후 화성 대기권에 진입하여 제동 장치를 펼칠 예정이었다. 충돌 시 전면부가 분리되어 본체보다 더 깊숙이 들어가고, 궤도선과 통신하여 착륙을 확인할 예정이었다.

궤도 진입 약 한 달 뒤, 관통자 방출 후 궤도선은 추진 장치를 분리할 예정이었다. 추진 장치는 LWR 기기와 ARGUS 플랫폼 전개를 방해하므로, 주요 과학 임무 시작 전에 분리해야 했다. 궤도선의 표준 임무는 지구 1년 동안 지속될 예정이었다. 추진 장치 분리 후, 궤도선은 궤도 유지를 위한 저출력 추력 시스템을 갖추게 된다. 표준 임무 기간 동안 데이모스 근접 통과가 가능했지만, 포보스 근접 통과는 표준 임무 이후에나 가능했다. 임무 연장 시, 2~3개월간 공기 제동을 통해 궤도 주기를 약 9시간으로 줄일 수 있었다.

7. 임무 실패

1996년 11월 16일 20시 48분 53초(UTC)에 프로톤 로켓으로 발사되었으나, 4단 로켓 블록 D-2의 두 번째 점화 실패로 궤도 진입에 실패했다.[3] 우주선은 지구 대기권에 재진입하여 칠레 이키케 동쪽 32km 지점을 중심으로 남서쪽에서 북동쪽으로 뻗은 길이 320km, 폭 80km의 타원형 지역 어딘가에 추락한 것으로 추정된다.[8]

실패 원인은 원격 측정 데이터 부족으로 정확히 규명되지 않았다. 실패는 우주선이 러시아 지상 기지국의 통신 범위를 벗어난 상태에서 프로톤 블록 D-2 상단의 두 번째 점화 시 발생했다.[3]

7. 1. 플루토늄 연료의 행방

마르스 96호는 소형 펠릿 형태의 플루토늄-238 200g을 탑재했으며, 이는 열과 충격을 견딜 수 있도록 설계되어 재진입 후에도 생존했을 것으로 추정된다.[3] 탐사선은 칠레 이키케 동쪽 32km 지점을 중심으로 남서쪽에서 북동쪽으로 뻗은 길이 320km, 폭 80km의 타원형 지역 어딘가에 추락한 것으로 보이나,[8] 우주선이나 상단 부분은 회수되지 않았다.

당초 마르스 96호의 조립체는 대기 중에서 소실되어 잔해가 태평양에 떨어졌다고 여겨졌으나,[3] 1997년 3월 미국 우주 사령부는 위성의 재진입 경로를 잘못 계산했음을 인정했다.[1] 콜로라도 스프링스의 미국 우주 사령부 미디어 부서장 스티븐 보일런 소령은 "재진입 사건이 발생하고 몇 주 후 언론을 통해 많은 목격담을 확인했다"라며, "더 자세한 분석 결과, 실제로 육지에 충돌했을 가능성이 합리적이라고 생각한다"라고 밝혔다.[1]

마르스 96호는 화성 대기권 진입을 위해 설계된 4개의 조립체, 2개의 지표면 관통 장치, 2개의 지표면 정거장을 탑재했으며, 이들은 지구 대기권 진입 후에도 거의 확실하게 살아남았을 것이다. 특히 두 개의 지표면 관통 장치는 지면 충돌에도 견딜 수 있도록 설계되었다. 이러한 사실과 더불어 4개의 조립체가 총 200g의 플루토늄-238을 연료로 탑재했다는 사실에도 불구하고, 러시아는 현재까지 어떠한 회수 노력도 하지 않았다.[1]

8. 마르스 96 기반 후속 임무

유럽 우주국(ESA)의 마스 익스프레스(2003년 발사), 넷랜더(취소됨), 멧넷(제안, 취소됨) 등은 마르스 96호의 기술을 기반으로 한다.[5] 마르스 96호의 일부 장비 설계는 MARS-500 실험에 사용되었다.[5][9]

참조

[1] 웹사이트 The probe that fell to Earth http://www.jamesober[...] New Scientist 1999-03-06
[2] 웹사이트 Beyond Earth: a chronicle of deep space exploration, 1958-2016 https://www.nasa.gov[...] NASA 2018-05-15
[3] 웹사이트 What Really Happened With Mars-96? https://fas.org/spp/[...] Federation of American Scientists (fas.org) 1996-09-19
[4] 문서 Mars 96 Failure – Timeline from launch to re-entry http://nssdc.gsfc.na[...]
[5] 웹사이트 Archived copy of Videoconference Moscow-Beijing: "Mars-500 project - preliminary results" - UPDATE (in Russian) http://imbp-mars500.[...] 2011-02-06
[6] 웹사이트 The probe that fell to Earth http://www.jamesober[...] New Scientist 1999-03-06
[7] 웹사이트 What Really Happened With Mars-96? http://www.fas.org/s[...] Federation of American Scientists (www.fas.org) 1996-09-19
[8] 문서 Mars 96 Failure - Timeline from launch to re-entry https://nssdc.gsfc.n[...]
[9] URL http://imbp-mars500.[...]


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