마스 옵저버

3. 탐사선 설계

''마스 옵저버''는 이전의 지구 궤도용 위성 설계를 기반으로 제작되었다. 우주선의 질량은 1018kg이며, 버스의 크기는 높이 1.1 미터, 너비 2.2 미터, 깊이 1.6 미터였다. RCA AS-4000 Ku-대역 위성 설계가 버스, 추진, 열 보호, 태양 전지판에 사용되었고, RCA TIROS 및 DMSP Block 50-2 위성 설계는 자세 및 관절 제어 시스템(AACS), 명령 및 데이터 처리 하위 시스템, 전력 하위 시스템에 활용되었다. 이중 추진제 구성 요소 및 고이득 안테나 등은 임무를 위해 특별히 설계되었다.

3. 1. 구조

3. 2. 자세 제어 및 추진 시스템

3. 3. 통신 시스템

3. 4. 전력 시스템

3. 5. 컴퓨터 시스템

4. 과학 장비

마스 옵저버에는 다음과 같은 과학 장비들이 탑재되었다.

4. 1. 마스 옵저버 카메라 (MOC)

• '''주 연구자:''' 마이클 말린/애리조나 주립 대학교 ([http://www.msss.com/all_projects/mars-observer-moc.php 웹사이트])
• '''화성 탐사선'''에 재통합

4. 2. 화성 궤도 레이저 고도계 (MOLA)

4. 3. 열 방출 분광계 (TES)

4. 4. 압력 변조 적외선 복사계 (PMIRR)

4. 5. 감마선 분광계 (GRS)

4. 6. 자력계 및 전자 반사계 (MAG/ER)

온보드 원격 통신 시스템의 구성 요소와 심우주 네트워크의 스테이션을 사용하여 자기장의 본질과 이 필드가 태양풍과 가질 수 있는 상호 작용에 대한 데이터를 수집한다.

• '''주 연구자:''' 마리오 아쿠나/미국 항공 우주국 고다드 우주 비행 센터
• '''화성 탐사선'''에 재통합

4. 7. 전파 과학 실험 (RS)

이 실험의 주 연구자는 G. 타일러 (스탠퍼드 대학교)이며, 관련 기술은 화성 탐사선에 재통합되었다.

4. 8. 화성 기구 중계 (MBR)

5. 임무 프로필

마스 옵저버는 1992년 9월 25일 케ープ커내버럴 공군 기지의 제40발사 시설에서 타이탄 III 로켓으로 발사되어 예정대로 화성으로 향하는 궤도에 진입했다. 바이킹 계획 이후 18년 만의 미국의 화성 탐사선이었다.

1993년 8월 24일, 화성에 접근하여 엔진 분사를 통해 궤도에 진입할 예정이었으나, 8월 21일 연료 탱크 가압을 시작한 직후 탐사선과의 통신이 두절되었다. 이후 지상에서 명령을 반복 전송했지만 응답이 없었고, 탐사선은 행방불명되었다.

1994년 1월, 조사 위원회는 사고 원인 보고를 통해 탐사선의 연료 가압 계통 파손으로 연료와 가스가 분출되어 탐사선이 회전을 시작한 것이 실패 원인으로 추정된다고 밝혔다.^[1]

마스 옵저버는 교신이 끊어진 채 화성 근방을 통과하여 인공 행성이 된 것으로 추정되나, 자율적으로 궤도 진입을 위한 프로세스를 실행하여 화성 궤도에 진입했을 가능성도 있다.

5. 1. 발사 및 궤적

5. 2. 화성 접근 및 궤도 진입 (실패)

6. 실종 원인

1992년 8월 21일, 화성 궤도 진입 예정 3일 전에 탐사선과의 통신이 두절되면서 마스 옵저버 탐사는 실패로 끝났다. 1994년 1월 4일 조사 위원회는 통신 손실의 가장 큰 원인으로 우주선 추진 시스템의 연료 가압 탱크 파열을 지목했다. 추진 시스템의 연료(모노메틸히드라진, MMH) 가압 측면이 파열되어 헬륨 가스와 액체 MMH가 새어 나왔고, 이로 인해 우주선이 제어 불능 상태가 되었을 가능성이 제기되었다.

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6. 1. 보다 자세한 원인 분석

마스 옵저버는 사고 당시 텔레메트리를 보내지 않아 사고 원인을 단정할 수 없었다. 그러나 1994년 보고서에서는 가장 유력한 설명으로 연료 가압 계통의 배관 파손을 들었다. 파손된 부위에서는 연료와 헬륨 가스가 분출되어 반동으로 탐사선이 예상치 못한 회전을 시작한 것으로 보인다. 탐사선은 긴급 사태 모드에 빠져 호출에 응답하지 않게 되었다. 또한, 태양 전지를 태양으로 향하게 할 수 없게 되어 전력 부족에 빠졌을 수도 있다. 분출물이 전자 회로에 손상을 입혔을 가능성도 있다^[1]。

파손 원인에 대해서는 다음과 같은 시나리오가 고려되고 있다. 마스 옵저버는 모노메틸히드라진 (MMH)과 사산화 이질소 (NTO)를 추진제로 사용했다. 이것은 과산성 추진제의 일종으로, 혼합하는 것만으로 자기 점화하는 성질이 있어 엔진의 점화가 용이하다고 생각되었다. 그러나 지구에서 화성까지 11개월의 비행 중에 NTO는 밸브를 통해 조금씩 배관 내로 누출되었다. 이 상태에서 연료 탱크를 가압했을 때, 배관 내에서 연료(MMH)와 산화제(NTO)가 혼합되어 자기 점화하여 배관이 폭발했다는 것이다^[1]。

배관 파열 외에 가능성이 낮은 원인으로는 전자 회로 단락, NTO 탱크 파손, 기폭제 방출 이상 등이 언급되었다^[1]。

사고 교훈으로는 비행의 중요한 국면에서의 텔레메트리가 불충분했다는 점과 인공위성 등에 사용되는 기술을 쉽게 화성 탐사선에 응용한 것 등 많은 개선점이 지적되었다^[1]。

7. 실패의 교훈 및 영향

화성 탐사 프로그램은 1993년 9월 마스 옵저버의 실패 이후 공식적으로 결성되었다. 마스 옵저버는 사고 당시 텔레메트리를 보내지 않아 사고 원인을 단정할 수 없었다. 그러나 1994년 보고서에서는 연료 가압 계통의 배관 파손을 가장 유력한 설명으로 들었다. 파손된 부위에서는 연료와 헬륨 가스가 분출되어 반동으로 탐사선이 예상치 못한 회전을 시작한 것으로 보인다. 탐사선은 긴급 사태 모드에 빠져 호출에 응답하지 않게 되었고, 태양 전지를 태양으로 향하게 할 수 없게 되어 전력 부족에 빠졌을 수도 있다. 분출물이 전자 회로에 손상을 입혔을 가능성도 있다.^[1]

마스 옵저버는 모노메틸히드라진(MMH)과 사산화 이질소(NTO)를 추진제로 사용했는데, 이는 과산성 추진제의 일종으로, 혼합하는 것만으로 자기 점화하는 성질이 있었다. 지구에서 화성까지 11개월 동안 비행하면서 NTO는 밸브를 통해 조금씩 배관 내로 누출되었고, 이 상태에서 연료 탱크를 가압했을 때 배관 내에서 연료(MMH)와 산화제(NTO)가 혼합되어 자기 점화하여 배관이 폭발했다는 것이다.^[1]

배관 파열 외에 가능성이 낮은 원인으로는 전자 회로 단락, NTO 탱크 파손, 기폭제 방출 이상 등이 언급되었다.^[1]

사고 교훈으로는 비행의 중요한 국면에서 텔레메트리가 불충분했다는 점과 인공위성 등에 사용되는 기술을 쉽게 화성 탐사선에 응용한 것 등 많은 개선점이 지적되었다.^[1]

8. 후속 탐사

화성 탐사 프로그램은 1993년 9월 마스 옵저버의 실패 이후 공식적으로 결성되었다. 이 프로그램의 목표에는 물의 위치를 파악하고, 화성 유인 탐사를 준비하는 것이 포함된다.