[1월 25일] 2004년 : 화성탐사로버 오퍼튜니티가 화성에 착륙하다!

# 설계

오퍼튜니티 의 파노라마 카메라 장비

-   오퍼튜니티는 높이 1.5 m 너비 2.3 m 길이 1.6 m에 무게는 180 킬로그램 (400 lb) 이고, 태양광 발전을 통한 전력으로 작동하며, 로커-보기 방식으로 작동하는 6개의 바퀴가 부착됨

- 각각의 바퀴에는 모터가 부착되어 있는데, 이 바퀴들은 전방과 후방으로 곧게 뻗어 있으며, 주행의 안전성을 위해 30도씩 꺾여 있음

- 최대 속력은 5 cm/s 지만 평균 속력은 최대 속력의 5분의 1 정도인 0.89 cm/s

- 오퍼튜니티와 쌍둥이 로버인 스피릿에는 9·11 테러 사건을 기리기 위해 파괴된 세계 무역 센터 건물의 금속이 실려 있음

- 탑재된 컴퓨터는 20 MHz RAD6000 CPU 로 RAM 128MB, ROM 3MB, 플래시 메모리 256MB이다. 작동 온도는 -40 °C에서 40 °C 사이로 방사성 동위원소 히터를 통해 이 온도를 유지

- 만일의 사태에 대비한 전기 히터도 부착되어 있으며, 금 코팅과 실리카 에어로젤이 단열재 역할을 함

- 전력원인 태양 전지는 1 화성일 동안 4시간의 충전을 통해 140 W 의 전력을 충전하고 여분의 전력은 리튬 이온 배터리에 저장되어 야간 활동용으로 사용

- 통신에는 저이득 안테나와 조종 가능한 고이득 안테나가 쓰이는데, 둘 모두 지구와 직접적인 교신이 가능하지만 저이득 안테나는 주로 탐사 정보 데이터를 화성 궤도선으로 전달하는 기능으로 사용

케네디 우주 센터에서 점검 중인 스피릿, 스피릿과 오퍼튜니티는 같은 모델 

# 탐사장비

- 파노라마 카메라 – 색과 질감, 광물학에 관한 조사와 지형 연구용 카메라

- 네비게이션 카메라 – 주행용 저해상도 광범위 모노크롬 카메라

- Mini-TES – 토양과 암석의 성분을 분석할 수 있는 적외선 분광기

- 헤즈캠 - 로버 주위의 환경을 조사할 수 있는 범위 120° 짜리 흑백 카메라

로봇 팔에 부착된 탐사 장비는 다음과 같다:

- MIMOS II – 토양과 암석의 광물학 관련 연구, 조사용

- APXS - 수집한 암석과 토양의 성분 검사

- 자석 – 자기력을 띄는 입자와 먼지 수집

- MI - 수집한 암석과 토양을 확대하여 조사할 수 있는 고해상도 현미경

- RAT – 수집 암석 정밀 조사용

부착된 카메라들의 해상도는 1024px × 1024px이며, 촬영 후 ICER 포맷으로 압축한 후, 저장장치에 저장한 이후에 전송

2003년에 오퍼튜니티가 실려있는 델타 II 로켓이 발사되는 모습

오퍼튜니티가 스피릿보다 좀 더 무겁기 때문에 델타 II 로켓에 부스터를 달아서 발사

오퍼튜니티의 착륙 지점 (별 모양으로 표시된 부분)

마스 글로벌서베이어가 포착한 오퍼튜니티 착륙지

‎2016년 3월, 케이프 트리뷸레이션의 마라톤 밸리 경사면에 도달하려던 화성 탐사선은 임무가 시작된 이래 로버에게 가장 높은 각도인 32도의 경사면을 오름, 이 때문에 태양전지판에 있던 먼지가 아래로 흐름

‎아투라리스트 분화구‎, 2005년 3월 1일

2015년 1월 22일, 케이프 튜뷸레이션 가장 높은 지점에서 바라본 엔데버 분화구 가장자리

2017년 4월 ‎‎ 케이프 트리뷸레이션 출발점

오퍼튜니티 열차폐 낙하지점

오퍼튜니티의 첫번째 셀카 

# 임무

- 오퍼튜니티의 최초 착륙지는 이글 분화구였음

- 평지가 아닌 충돌구에 착륙했지만 성공적으로 토양과 암석을 조사하고 주변의 파노라마 이미지를 촬영

- 사 결과를 통해서 NASA의 과학자들은 화성에 적철석의 존재를 발견함으로써 과거에 물이 존재했다는 가설을 세울 수 있었음

- 이후에는 2004년 7월부터 12월까지 인듀런스 분화구에서 탐사를 진행

- 자신의 열 차폐막이 버려진 장소 근처에서 전혀 훼손되지 않은 상태의 운석을 발견했고 이는 열 차폐막(Heat Shield)에서 이름을 딴 ‘Heat Shield Rock’이라고 명명

- 2005년 4월 말부터 6월 초까지 오퍼튜니티가 모래 언덕에 바퀴 몇개가 파묻히는 사고가 발생

- 지구에서는 약 6주 동안 오퍼튜니티에 손상을 입히지 않고 최대한 안전하게 바퀴를 빼내어 다시 활동을 재개할 수 있는 방안을 실험했고 철저한 계획과 검토로 오퍼튜니티는 성공적으로 빠져나와 다시 탐사를 진행함

- 그 후, 오퍼튜니티는 2005년 10월부터 2006년 3월까지 남쪽의 빅토리아 분화구를 향해 주행하다가 중간에 에레보스 분화구 라는 얕고 넓은 분화구에 들렸는데,이 과정에서 오퍼튜니티에 부착된 로봇 팔에 기계적인 문제가 발생

- 2006년 9월 말에 오퍼튜니티는 빅토리아 분화구에 도착하여 분화구 가장자리에서 시계방향으로 주행하며 탐사를 시작

- 2007년 6월에 다시 제자리로 돌아왔고 2007년 9월부터 2008년 8월까지 빅토리아 분화구에서 자세한 탐사와 조사를 진행한 후에 빅토리아 분화구를 떠나 2011년 8월 9일에 인데버 분화구에 도착

- 인데버 분화구의 가장자리에 도착한 오퍼튜니티는 화성 정찰위성이 규산염의 존재를 포착한 요크 곶이라는 지형으로 이동했고 그곳에서 암석의 성분을 기구로 분석하고 주변 환경을 2013년 여름까지 조사

- 그 후, 2013년 5월부터 남쪽에 있는 솔랜더 지점으로 이동

- 2013년 1월부터 태양 전지판에 먼지가 끼여서 발젼량이 50% 정도로 감소하였으나 2014년 5월 13일에 평소 발전량으로 회복

- 오퍼튜니티의 주행 거리는 2015년 7월 15일 (4079 화성일째) 을 기준으로 42.45 km에 도달

- 2015년 9월 25일, 오퍼튜니티는 현재 화성의 남반구에서 탐사를 진행중이며 화성에서의 겨울이 시작됨에 따라 태양빛이 북반구를 집중적으로 도달하게 되어 오퍼튜니티는 태양광판을 최대 출력을 낼 수 있는 각도와 방향으로 조정한 후에 활동을 최소화할 계획

- 2018년 6월 12일, 오퍼튜니티는 관측 이래 최고 규모의 모래 폭풍을 만나 모든 활동을 중지하고 동면 상태에 돌입했고 결국 2019년 3월 14일에 임무 종료를 선언함

오퍼튜니티 이미지 처리 전과 후

2010년 8월 바퀴자국

# 성과

-  41 화성일째에 촬영한 암석의 사진에는 가로로 물결치듯이 새겨진 흔적이 남아있었는데, 과학자들은 이 흔적이 흐르는 물로 인해 운반된 물질이 쌓여서 만들어진 흔적, 즉 퇴적암의 한 종류일 수도 있다고 추측

-  이 암석은 화성의 바람과 물이 광물이 포함된 암석을 침식시켜 그것들이 분해되어 현재의 위치까지 운반된 후 화산암 등의 물질과 결합하여 사암 형태로 굳어진 것이며, 여러 개의 층은 처음에 운반된 퇴적물 위에 또다른 퇴적물이 쌓이고 물이 증발함에 따라 그것들이 굳어져 하나의 암석이 되었을 것으로 추측

- 즉, 화성에는 매우 오랜 기간 동안 물이 존재했다는 결론을 도출해 낼 수 있었으며 과거에 한 시절에는 화성이 생명체가 존재할 수 있는 환경이였다는 가설에 힘을 불어넣을 수 있었음

- 2004년 10월 13일, 오퍼튜니티는 자신의 파노라마 카메라에 얇은 서리가 생성되어 있음을 포착

- 서리는 지구에서 대기 중의 수분이 낮은 온도에서 표면에 달라붙은 채로 얼어붙어 생성되는데, 화성에서도 이가 나타나는 사실을 확인했으며, 쌍둥이 로버인 스피릿에게는 이 현상이 나타나지 않았음

- 이후에 밝혀진 바에 의하면 스피릿이 탐사중이였던 지역은 오퍼튜니티가 탐사중인 지역에 비해 대기 중 수분 농도가 낮았던 것으로 밝혀짐

- 2004년 11월 17일, 오퍼튜니티는 탐사중이던 인듀어런스 분화구 안에서 촬영한 하늘에서 구름을 발견했는데, 이는 지구의 권운형 구름과 형태가 비슷했으며 다음날에 촬영한 구름은 전보다 더 짙어졌음을 확인

-  이를 통해 화성의 기후도 지구처럼 계절의 영향을 받으며 그에 따라 구름의 지속 시간이나 그 짙음의 정도에 차이가 있다는 것을 알아냄

오퍼튜니티가 착륙할 때 사용됐던 빈 착륙선의 모습

2012년 8월 경에 파노라마 카메라로 촬영된 풍경

2004년 4월 24일에 촬영된 프램 분화구의 모습

2015년 1월 22일에 촬영된 인데버 분화구의 모습

에러버스 분화구의 모습, 오퍼튜니티의 태양 전지판도 보인다.

화성에 떠 있는 권운형 구름