화성 탐사의 역사

0. 목차

1. 매리너4~9호
2. 마르스2~7호
3. 바이킹 1호·2호
4. 포보스 1호, 2호
5. 마스 옵저버
6. 마스패스파인더
7. 마스 글로벌 서베이어
8. 2001 마스 오디세이
9. 마스 익스프레스
10. 스피릿, 오퍼튜니티
11. Mars Reconnaissance Orbiter (화성 정찰 궤도선)
12. 피닉스
13. 큐리오시티
14. 마스 오비터 미션
15. 망갈리안(Mangalyaan)
16. 엑소마스(ExoMars)
17. Astrobiology Field Laboratory(우주생물학 현장 실험실)
18. 인사이트
19. Mars Sample Return Mission (화성 샘플 회수 임무)
20. 피서비어런스
21. 톈원 1호(Tianwen 1)

1. 매리너 4~9호

1. 발사 연도: 1964~1971년
2. 조직: NASA

2. 마르스 2~7호

1. 발사 연도: 1971년~
2. 조직: 구소련

3. 바이킹 1호·2호

1. 발사 연도: 1975년
2. 조직: NASA
3. 착륙 장소(바이킹 1호): 북위 22.48°, 서경 40.97°, 크리세 평원(Chryse Planitia)
4. 착륙 장소 (바이킹 2호): 북위 47.96°, 서경 225.75°, 유토피아 평원(Eutopia Planitia)

 '바이킹 미션(Viking Mission)'의 주요 목적은 화성 표면의 고해상도 이미지와 대기와 지표면의 구성 요소들과 구조적 특징, 생명체의 증거를 얻는 것이었다. '바이킹 미션(Viking Mission)'은 바이킹 1호와 바이킹 2호를 보내는 것으로, 각각 궤도선과 착륙선으로 구성되어 있다. 두 대는 그 행성의 궤도를 돌기 위한 궤도선이었고, 다른 두 대는 표면에 착륙하기 위한 착륙선이다. 궤도선의 주요 목적은 '착륙선을 화성으로 운반하는 것', '착륙 장소를 찾는 것', '착륙선과의 연결을 중개하는 것', '과학적 조사를 수행시키는 것'이다. 이후에도 궤도선은 계속 궤도에 머물면서 화성의 사진 자료를 구하며, 착륙선을 통하여 지표에서의 실험을 지속하여 탐사를 수행한다.

 먼저 '바이킹 1호'가 1975년 8월 20월에 발사되어 1976년 6월 19일에 화성에 도착하였다. 첫째 달은 착륙선이 내리기 알맞은 장소를 찾는데 사용되었고, 1976년 7월 20일에 바이킹 1호 착륙선은 궤도선에서 분리되어 화성의 평원인 '크리세 평원(Chryse Planitia)'에 착륙하였다. '크리세 평원'은 비교적 평탄한 지형이지만 바위가 흩어져 있는 곳으로, 홍수로 생긴 범람원으로 생각된다.

 '바이킹 2호'는 1975년 9월 9일에 발사되어 1976년 8월 7일에 화성 궤도에 진입하였다. 바이킹 2호의 착륙선은 1976년 9월 3일 '유토피아 평원(Eutopia Planitia)'에 착륙하였다. '유토피아 평원'은 화성의 북반구에서 가장 큰 평원이다.

 다음 6년 동안, 바이킹 미션은 55000장의 화산, 황사, 서서히 발전하는 극지, 어마어마한 협곡 사진을 찍어 지구로 보내왔다. 또한 착륙선들은 3년 동안 땅을 파면서 정보를 검색, 분석하면서 다수의 생물학적 실험과 화학적 실험을 매일같이 수행했다. 하지만 어떤 유기체의 흔적도 발견할 수 없었다.

바이킹 1호

3-1. 바이킹 1호의 성과

3-1-1. 올림포스 산(Olympus Mons)

 '올림포스산(Olympus Mons)'은 표고 21287m를 자랑하는 태양계에서 가장 높은 산이다. 이 높이는 표고 8848m를 자랑하는 에레베스트 산의 약 2.4배에 해당한다. 이렇게 높은 산이 생길 수 있었던 이유는, 화성의 지표면을 덮은 암반이 지구에 비해 단단하고 튼튼하기 때문에 높은 산을 지탱할 수 있었기 때문이라고 한다. 그리고 지구처럼 판이 이동하지 않으므로, 같은 장소에서 화산 활동이 계속되었던 것도 원인이라고 한다.

 올림포스 산은 '순상 화산'인데, '순상 화산'이란 점성이 작고 유동성이 큰 현무암질 용암으로 만들어진 산이다. 그래서 경사가 완만하고 기슭이 넓게 퍼져 있다. 올림포스 산의 경사각은 1~2°로 완만하고, 기슭의 넓이는 600km에 이른다. 올림포스 산의 표면에는 충돌 화구가 거의 없다는 점에서, 현재도 화산 활동을 계속하고 있는 것으로 추정하는 견해도 있다. 만약 그것이 사실이라면, 올림포스 산은 탄생 이후 20억 년 이상이나 활동하고 있는 셈이다.

올림포스 산 (바이킹 1호의 촬영 정보를 바탕으로 만듬)

3-1-2. 크리세 평원

 1976년 6월, 바이킹 1호의 착륙선이 화성 '크리세 평원(Chryse Planitia)'에 도착했다. 아래의 영상은 그때 포착된 것이다. 화성의 표면에는 적갈색이 된 흑 위에 암석이 뒹굴고 있다. 암석의 색깔이 붉은 것은 산화철 때문이다.

크리세 평원(Chryse Planitia)

4. 포보스 1호, 2호

1. 발사 시기: 1호(1988년 7월 7일), 2호(1988년 7월 12일)
2. 조직: 구소련

 포보스 1호, 2호는 '포보스 계획'의 일부로 소련이 화성과 그 위성 포보스를 탐사하기 위해 발사한 화성 탐사선이다. 포보스 1호는 1988년 7월 7일에 발사되었으나, 화성을 향해 가던 중 통신이 두절되어 실패로 끝났다. 포보스 2호는 1988년 7월 12일에 발사되어 1989년 1월 29일에 화성 궤도 진입하였다. 통신이 두절된 포보스 1호와는 달리, 포보스 2호는 궤도 진입에 성공하여 38장의 사진을 지구로 전송하였다. 하지만 포보스 2호도 임무 수행 도중 통신이 두절되었다.

5. 마스 옵저버

1. 발사 연도: 1992년
2. 조직: NASA

 '마스 옵저버(Mars Observer)'는 1992년 9월 25일 발사된 NASA의 화성 탐사선으로, '옵저버 계획(Planetary Observer program)'의 처음이자 마지막 탐사선이었다. '마스 옵저버'는 화성의 지리와 기후를 연구하기 위해 설계뙤었으나, 화성 궤도에 들어가기 3일전인 1993년 8월 21에 통신이 두절되어 탐사는 실패로 끝났다.

마스 옵저버(Mars Observer)

6. 마스 패스파인더

1. 발사 연도: 1996년
2. 조직: NASA
3. 착륙 장소: 북위 19.33°, 서경 33.55°, 아레스 계곡

 '마스 패스파인더(Mars Pathfinder)'는 화성 무인 화성 탐사선으로, 본체인 '패스파인더(Pathfinder)'와 이동식 탐사선인 '소저너(Sojourner)'로 이루어져 있다. NASA의 '제트 추진 연구소(JPL: Jet Propulsion Labratory)'에 의해 1996년 12월 4일에 발사되었으며, 화성에는 1997년 7월 4일에 '아레스 계곡(Ares Vallis)'에 착륙하였다. '아레스 계곡'은 대홍수로 유출된 퇴적물이 만들어진 대평원으로 생각된다.

 '패스파인더'는 '소저너'가 수집한 정보와 탐사 내역을 수집하여 지구로 전송하는 중간 기점을 하였다. '패스파인더'의 임무 수행 기간은 약 30화성일 이었으며, 1997년 11월 27일을 마지막으로 교신이 끊겨 '임무 완료' 처리되었다. 교신이 끊어진 이유는 화성의 저온 환경에서 장기간 노출되어 기기들이 고장났기 때문일 것으로 추측된다.

 '패스파인더'에는 미국 탐사선으로는 최초로 무인 탐사차량을 탑재했는데, 탐사차량의 이름아 '소저너(Sojourner)'이다. '소저너'는 미국의 흑인 노예 폐지론자이자 인권 운동가였던 여성 '소저너 트루스(Sojourner Truth, 1797~1883)'의 이름에서 따온 것이다. '패스파인더'는 고정식인데 비해 '소저너'에는 바퀴가 달려 있어서, 화성 표면을 이동하며 화성의 토양과 암석에 관한 정보를 수집하였다. 소저너의 임무 기간은 약 7화성일이었다.

소저너(Sojourner)

7. 마스 글로벌 서베이어

1. 발사 연도: 1996년
2. 조직: NASA

 '마스 글로벌 서베이어(MGS: Mars Global Surveyor)'는 NASA에서 발사한 화성 탐사선이다. 1996년 11월 7일, '델타 7925 로켓'에 실려 발사되었다. 10개월간의 여행 끝에 1997년 9월 11일 화성 궤도에 진입하였고, 2006년 11월 5일에 임무를 종료하였다.

마스 글로벌 서베이어(Mars Global Surveyor)

8. 2001 마스 오디세이

1. 발사 연도: 2001년
2. 조직: NASA

 '2001 마스 오디세이(2001 Mars Odyssey)'는 미국 NASA에서 발사한 화성 탐사선이다.

9. 마스 익스프레스

1. 발사 연도: 2003년
2. 조직: ESA

 '마스 익스프레스(Mars Express)'는 ESA와 러시아 우주과학자들이 공동으로 만든 유럽 최초의 화성 탐사선이다. 2003년 6월 2일에 러시아의 '소유즈 로켓'에 실려 발사되었고, 그 뒤 6개월동안 4억 9100만km를 비행한 뒤, 12월 25일, 화성 상공 274km 지점에서 궤도에 진입하는 데 성공하였다. 2008년에 실종되었다. 연구진들은 '마스 익스프레스'의 관측 자료를 분석한 결과, 화성 남극 근처 얼음층 아래에 호수가 있다고 추정했다.

마스 익스프레스(Mars Express)

10. 스피릿, 오퍼튜니티

1. 발사 연도: 2003년
2. 조직: NASA
3. 착륙 장소(스피릿): 남위 14.82°, 서경 184.85°, 구세프 화구
4. 착륙 장소(오퍼튜니티): 남위 2.07°, 서경 6.08°, 메리디아니 평원

 2004년에 착륙한 화성 탐사차인 '스피릿(Spirit)'과 '오퍼튜니티(Opportunity)'는 쌍둥이 탐사 로봇으로, 모양이 같다. '스피릿은' 과거에 호수였다고 생각되는 '구세프 화구'에 착륙했으며, '오퍼튜니티'는 '메리디아니 평원'에 착륙하였다. '메리디아니 평원'은 지구상에서 물과 관련이 깊은 '적철광'이 대량으로 존재하는 대 평원이다.

 계획명은 '마스 익스플로네이션 로버(Mars Exploration Rover)'이다. 주 목적 중 하나는 '화성에 물이 존재하는지를 규명하는 것'이다. 오퍼튜니티가 발견한 많은 증거들로부터 '메리디아니 평원'이 과거에 얕은 바다였다는 사실을 밝혀냈다. 그리고 그 바닷물에 황산 성분이 많았다는 사실도 밝혀냈다.

스피릿(Spirit)

10-1. 스피릿의 성과

10-1-1. 화성의노을

 화성의 대기 속에는 먼지가 있어서, 화성의 하늘은 붉은색을 띈다. 산화한 철을 포함한 먼지 자체가 붉은색을 띄고, 먼지가 태양 광선에 포함된 붉은색 파장의 빛을 산란하기 쉬운 크기인 점이 원인이다.

 그리고 화성의 대기는 희박하므로, 주간에는 태양의 빛이 거의 산란되지 않는다. 하지만 아침과 저녁에는 태양광이 낮은 각도에서 비치므로 대기 속을 장거리로 나아간다. 그래서 태양광에 들어 있는 푸른색 빛이 충분히 산란되기 때문에, 아침노을과 저녁노을은 파랗게 보인다. 지금까지 화성에 착륙한 바이킹과 스피릿, 오퍼튜니티 등의 탐사선이 그 환상적인 모습을 촬영하였다.

스피릿이 촬영한 '화성의 저녁 노을' (2005년 5월 19일)

11. Mars Reconnaissance Orbiter (화성 정찰 궤도선)

1. 발사 연도: 2005년
2. 조직: NASA

Mars Reconnaissance Orbiter

12. 피닉스

1. 발사 연도: 2007년
2. 조직: NASA

 '피닉스(phoenix)'는 NASA에서 제작한 고정식 화성 탐사선으로, 2007년 8월 4일에 미국 '케이프 커네버럴(Cape Canaveral)'에서 발사되어, 2008년 5월 26일에 '보레알리스 평원'에 착륙하였다. '보레알리스 평원'은 물의 얼음이 있는 북극에 가까우면서도, 태양광 에너지를 얻기 쉬울 것으로 생각되어 '착륙 지점'으로 선정되었다. 특히 이 탐사선은 1999년 이후 NASA가 착륙시키는 데에 성공한 최초의 고정형 화성 탐사선이라 감회가 깊다.

피닉스

13. 큐리오시티

1. 발사 연도: 2011년
2. 조직: NASA
3. 착륙 장소: 북위 4.49°, 서경 137.42°, 화성 적도 게일 분화구

 화성 탐사차 '큐리오시티(Curiosity)'는 2011년 11월 26일 미국 플로리다 주 '케이프 커내버럴 공군기지(Cape Canaveral Air Force Station)'에서 발사되었으며, 2012년 8월 6일에 화성의 '게일 화구(Gale Crater)'에 착륙하였다. '게일 화구'는 위성 관측으로 과거에 물이 존재했다고 추측했고, 그 무렵의 지층이 노출되어 있다고 추측되었다. '큐리오시티'의 목적은 화성의 기후가 생명을 유지하는 데 적합한지를 확인하고, 유인 탐사를 준비하는 데 도움이 되는 관측을 실시하는 것이다. 착륙한 '게일 화구'에서 초속 90cm로 추정되는 물의 흐름이 있던 흔적을 발견하였다.

NASA의 네 번째 화성 탐사차, '큐리오시티(Curiosity)'

14. 마스 오비터 미션

1. 발사 연도: 2013년
2. 조직: ISRO

마스 오비터 미션(Mars Obitter Mission)

15. 망갈리안(Mangalyaan)

1. 발사 연도: 2014년
2. 조직: 인도 우주 연구원 (ISRO: Indian Space Research Organisation)

망갈리안(Mangalyaan)

16. 엑소마스(ExoMars)

1. 발사 연도: 2016년, 2018년
2. 조직: ESA / FKA

엑소마스(ExoMars)

17. Astrobiology Field Laboratory (우주생물학 현장 실험실)

1. 발사 연도: 2016년
2. 조직: NASA

Astrobiology Field Laboratory

18. 인사이트

1. 발사 연도: 2018년
2. 조직: NASA
3. 착륙 장소: 북위 4.5°, 서경 135.0°, 엘리시움 평원

 '인사이트(InSight)'는 NASA에서 제작한 고정식 화성 탐사선으로, 2018년 5월 5일에 발사되어, 2018년 11월 26일에 화성에 착륙하였다. 인사이트는 통찰이라는 의미를 가지고 있으며, Sight를 대문자로 달아서 '안을 들여다본다'라는 의미도 함께 가지고 있다. 인사이트 이전에는 화성의 토양을 채취하여 분석하는 정도에 그쳤지만, 인사이트는 각종 고급 탐사장비를 갖춰, 화성의 지진파와 열흐름을 측정하려는 목적을 가지고 있다.

 화성의 지진파 진동도 공개되었는데, 예상외로 화성의 지진 활동이 활발하다고 한다. 2021년 9월에는 규모 4.0이 넘는 '화진(Marsquake)'이 잇달아 발생했다.

인사이트(Insight)

19.Mars Sample Return Mission (화성 샘플 회수 임무)

1. 발사 연도: 2018년
2. 조직: NASA / ESA

Mars Sample Return Mission

20. 퍼서비어런스

1. 발사 연도: 2020년
2. 조직: NASA
3. 착륙 장소: 북위 18.4°, 서경 77.5°, 예제로 화구(Jezero Creater)

 '인내심'이라는 뜻을 가진 '퍼서비어런스(Perseverance)'는 화성 탐사차로, 2020년 7월 30일에 발사되어, 2021년 2월 18일에 화성에 착륙하였다. 미션의 명칭은 'Mars 2020'이다. 미션의 주 목적은 화성 표면의 지질학적 탐사이며, 후속 프로젝트를 통해 샘플을 채취하여 지구로 가져오는 것까지를 포함한다.

퍼서비어런스(perseverance)

21. 톈원 1호(Tianwen 1)

1. 발사 연도: 2020년
2. 조직: CNSA(중국 국가항천국), CASC(항천과기집단)

톈원 1호