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2013년 4월 13일 토요일

태양계 이야기 138 - MRO 가 본 화성의 다양한 풍경 (1)



 MRO ( Mars Reconnaissance Orbiter ) 는 화성에서 활약하는 로버들에 비해서 덜 유명하긴 하지만 사실 화성 표면의 생생한 사진과 과학적 데이터를 지구로 전송해 화성 로버들에 비해 결코 적지 않은 과학적 성과를 거둔 화성 탐사선입니다. MRO 는 지난 2005 년 8월 12일 지구에서 아틀라스 V 로켓에 실려 발사되었으며 2006 년 3월 10일 화성 주변을 도는 인공 위성이 되서 지구에 있는 여러 인공 위성처럼 지표에 대한 과학적 관측을 진행 중에 있습니다.  


 MRO 는 연료를 포함한 중량 2180 kg, 연료를 제외한 중량 1031 kg 에 이르는 대형 위성으로 가시광 영역은 물론, 레이더, spectrometer 등 다양한 관측 장비를 가지고 있습니다. 대표적인 것은

 - HiRISE : High Resolution Imaging Science Experiment camera. 가장 기본적인 광학 카메라로 0.5 미터 지름의 주경을 가진 반사 망원경. 고도 300 km 정도에서 분해능은 0.3 m 이며 관측은 가시광 영역인 400 - 600 nm (blut to green), 550 - 850 nm (red) 그리고 적외선 영역인 800 - 1000 nm 파장 대에서 이루어 짐. 화성 표면의 고해상도 사진을 주로 보내온 기기  


 - CTX : Context Camera. 화성 표면의 지도 작성을 위해 만들어진 카메라

 - MARCI : Mars Camera Imager. 상대적으로 저해상도의 카메라로 5 개의 가시광 파장과 2개의 자외선 파장대의 관측을 통해 화성의 기상을 관측

 - CRISM : Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer. 이름 처럼 분광기로 가시광 영역에서 적외선 영역인 370 - 3920 nm 파장대를 544 채널 (각 6.55 nm 파장 범위) 로 분석하는 장치. 이를 통해 철, 산화물, 탄소 화합물 등 표면에 존재하는 분자들의 분포를 측정

 - MCS : Mars Climate Sounder. 역시 분광기로 한개의 가시광 (300 nm) 및 근적외선 (3 ㎛), 8 개의 원적외선 (12 - 50 ㎛) 만 관측하는데 특화되어 있음. 주 목적은 온도, 압력, 수증기, 먼지 등을 관측하는 목적

 - SHARAD :  Shallow Subsurface Radar, 15 - 25 MHz 영역의 HF 라디오파를 이용해서 7 미터에서 1 km 정도 되는 두께의 얼음과 기타 암석 층등을 분석하는 기기. 분해능은 0.3 - 3 km 수준. 주된 분석 목표는 화성의 남극과 북극에 있는 얼음층.  



(MRO 에 탑재된 과학 관측 기기들. 여러 파장에서 관측을 통해 화성의 상세한 데이터를 수집 중에 있음 Artist: Corby Waste, NASA JPL )


(사람과 비교한 화성 탐사 위성선들. MRO 는 대형 탐사선이라고 할 수 있으며 현재는 화성 지표를 관측하는 인공 위성이라고 할 수 있다.  Credit : NASA  )


 MRO 가 처음 발사되었을 때 1 차 목표는 2 년간 화성을 관측하는 것이었습니다. 하지만 지금 현재도 계속 활약을 계속하는 MRO 는 이미 이글을 쓰는 시점에서 7 년 8개월간 화성의 지표에서 370 - 400 km 정도 되는 저위성 궤도를 돌고 있습니다.  

 그 동안 오퍼튜니티와 스피릿은 물론 작년 착륙한 큐리오시티 로버에 이르기까지 화성 로버의 이동 경로를 생생하게 추적하고 그들에게 나아갈 방향을 제시해 주었을 뿐 아니라 화성 표면의 생생한 모습을 관측해 지구로 전송해 적지 않은 과학적 성과를 거두었습니다. 다만 그 활약상에 비해 상대적으로 지표에서 탐사 중인 로버들에 비해 잘 알려지지 않았을 뿐이죠. 오늘은 MRO 가 본 화성의 풍경 이야기입니다.  



 - 화성의 얼굴 : Face on Mars 라는 이름으로 오랬동안 불리웠던 이 바위는 1976 년 당시 바이킹 1 호 오비터에서 관측되었던 저해상도 이미지에서 마치 사람의 얼굴 같은 이미지로 보였기 때문에 대중에게도 꽤 화제가 되었던 소재입니다. 한동안 화성인의 증거라고 주장했던 사람들도 있었죠.  

 하지만 이것은 변상증 (Pareidolia : 구름이나 벽에 있는 얼룩, 기타 패턴 등이 유추에 의해서 사람의 얼굴이나 동물 등의 모습으로 보이는 것. 실제로는 의미가 없는 문양이 의미있는 패턴으로 인식되는 현상) 의 대표적인 사례입니다. MRO 에 의한 고해상도 사진에서는 얼굴 같은 느낌은 크지 않기 때문이죠. 이것과 비슷한 사례는 19세기에 저배율 망원경으로 화성 표면에서 다양한 운하들의 증거를 발견한 것입니다. 실제로 그런 운하는 없었고 단지 거대한 협곡이 하나 존재했었죠.  



(MRO 에 의해 관측된 화성의 얼굴, 그리고 바이킹에 의해 관측된 원본 사진 (오른쪽 작은 사진 ) 클릭 하면 원본  Credit  : NASA / JPL / University of Arizona  )  


- 화성의 눈사태 (Martian avalanches) : 화서에는 눈도 내리고 지형의 고저도 있으므로 당연히 눈사태나 혹은 산사태가 발생할 수 있습니다. 하지만 이것은 아주 잠깐 동안 발생하는 사건이기 때문에 이를 위성 사진에서 발견하기란 쉽지 않은 일이죠. 이 쉽게 포착하기 힘든 장면이 2008 년 2월 19일 HiRIES 카메라에 포착되었습니다.  



(MRO 의 HiRISE 가 관측한 화성의 눈사태. 이 이미지는 화성의 북극의 얼믐이 있는 지형이며 높이는 700 미터 이상, 경사도는 60 도 이상인 지형으로 위에 쌓은 얼음과 드라이 아이스 눈이 아래로 눈사태를 일으키며 먼지와 함께 아래로 눈/산사태를 일으키는 드문 모습을 관측한 것. 눈사태로 인한 구름의 크기는 180 m 폭에 190 m 길이.   Credit : NASA/JPL-Caltech/University of Arizona   )  



 - 오퍼튜니티의 경로 : 이미 오퍼튜니티 관련 포스트에서도 언급했듯이 MRO 의 중요한 임무 가운데 하나는 화성 로버들의 이동 경로 및 주변 지형을 전송하는 것입니다. MRO 가 오랬동안 활약 해준 덕분에 지금도 우리는 화성 로버들의 이동 경로를 실시간으로 알 수 있습니다.  



(2055 sol 까지 관측한 오퍼튜니티의 이동 경로   Credit : NASA )  


- 화성의 모래 폭풍 : 이미 이전 포스트로 소개한 바 있지만 (http://blog.naver.com/jjy0501/100172461146 ) MRO 는 화성의 기상 현상을 실시간으로 감시하고 있습니다. 지구에 비해 매우 희박한 대기에도 불구하고 화성에서는 다양한 기상현상이 발생하며 그 중에는 로버에 직접적인 영향을 주는 거대 모래 폭풍도 있습니다. 오퍼튜니티 처럼 태양 전지로 에너지를 얻는 경우에 이런 모래 폭풍은 매우 중요합니다. 화성에는 지표의 상당 부분을 뒤덮는 거대 모래 폭풍이 발생합니다. 아래 화면에서는 남반구의 거의 절반을 덮는 모래 폭풍이 발생해서 멀리 떨어진 두 로버인 오퍼튜니티와 큐리오시티에 사이를 거의 채우고 있습니다.  



2012 년 11월 18일 화성의 MRO 가 관측한 모래 폭풍. (흰색 화살표 안쪽. 지표면을 여러개의 조각으로 잘라 본 영상)  This nearly global mosaic of observations made by the Mars Color Imager on NASA's Mars Reconnaissance Orbiter on Nov. 18, 2012, shows a dust storm in Mars' southern hemisphere. Small white arrows outline the area where dust from the storm is apparent in the atmosphere. (Credit: NASA/JPL-Caltech/MSSS) )



 - 뜻하지 않은 낙하산의 용도 : 2012 년에 화성에 착륙한 큐리오시티는 착륙할 때 몇가지 물건을 화성 표면에 남겼습니다. 그 중에 하나는 낙하산인데 이 낙하산이 화성에 존재하는 바람에 의해 모습이 변하는 것이 MRO 의 HiRISE 에 포착되었습니다 이를 통해 과학자들은 화성 표면의 풍향과 바람의 세기를 대략적으로 추정할 수 있습니다. 뜻하지 않은 소득이라고 하겠습니다.  




(MRO 가 관측한 오퍼튜니티의 낙하산 잔해  This sequence of seven images from the High Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE) camera on NASA's Mars Reconnaissance Orbiter shows wind-caused changes in the parachute of NASA's Mars Science Laboratory spacecraft as the chute lay on the Martian ground during months after its use in safe landing of the Curiosity rover. Image credit: NASA/JPL-Caltech/Univ. of Arizona )



 일단 글이 길어져서 다음에 다시 계속하겠습니다.  


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