바이킹(탐사 계획)
Viking Program
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1. 개요
이 임무는 화성으로 바이킹 1호와 바이킹 2호을 보내는 것으로 각각 궤도선과 착륙선으로 구성되어 있다. 임무의 주요 목표는 화성 표면의 고해상도 이미지와 대기와 지표면의 구성 요소들과 구조적 특징, 생명체의 증거를 얻는 것이다.
- 바이킹 1호
1975년 8월 20일 발사되어 1976년 6월 19일에 화성에 도착했다. 첫째달은 착륙선이 내리기 알맞은 장소를 찾는데 사용되었다. 1976년 7월 20일, 바이킹 1호 착륙선은 궤도선에서 분리되어 크리세 플라니시아[1]에 착륙하였다. - 바이킹 2호
1975년 9월 9일 발사되어 1976년 8월 7일에 화성 궤도에 진입하였다. 바이킹 2호의 착륙선은 1976년 9월 3일에 유토피아 플라니시아[2]에 착륙하였다.
2. 궤도선
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궤도선의 주요 목적은
- 착륙선을 화성으로 운반하는 것
- 착륙 장소를 찾는 것
- 착륙선과의 연결을 중계하는 것
- 과학적 조사를 수행시키는 것
이후에도 궤도선은 계속 궤도에 머물면서 화성의 사진 자료를 구하며, 착륙선을 통하여 지표에서의 실험을 지속하여 탐사를 수행한다.
2.1. 제원
마리너 9 탐사선을 기반으로 지름 2.5m에 이르는 8각형 모양을 하고 발사 중량은 2328kg(자체 연료 1445포함)정도를 가진다.
궤도선을 축으로 길이 9.75m의 4개의 총 620W를 생산하는 태양 전지판을 설치되고, 2개의 니켈-카드뮴 전지 또한 탑재한다.
주요 추진장치는 1323N 추력의 이원 추진제[3] 액체 연료 로켓 엔진이다. 자세 제어용으로 12개의 소형 압축 질소 분사기를 가진다.
태양 센서와 카노푸스[4] 트래커, 6개의 관성식 자이로스코프로 자세를 안정 시키며 또한 2개의 가속도계도 장착되어 있다.
통신은 20-W S-밴드(2.3 GHz) 트랜스미터와 20-W TWTA를 사용한다. X-밴드(8.4 GHz) 또한 탑재하여 다운로드링크를 사용하고, 업링크는 S-밴드(2.1 GHz)를 이용한다. 2축으로 움직이는 지름 1.5m짜리 고성능 파라볼라 접시 안테나와 고정형 저성능 안테나를 가진다.
2개의 테이프 기록장치는 각각 1280Mbit의 저장공간을 가지며 381 MHz의 무선 중계도 가능하다. 이미지 촬영, 대기중의 수증기의 측정, 적외선 열 지도 제작등을 위해 총 72kg의 장비들을 탑재하였다.
2.2. 바이킹 1호 궤도선
1976년 6월 19일 화성 궤도에 진입한 이후 5일간에 걸쳐서 화성의 전체 이미지를 지구로 전송, 이를 이용하여 착륙지역을 선정하였다. 7월 20일 08:51 UT[5]에 궤도선에서 착륙선이 분리되어 11:56:06 UT 크리세 플라니시아에 착륙하였다. 11월 5일부터 시작되는 Solar Conjunction[6]으로 인해 일시적으로 임무가 종료되었고, 12월 14일 이후 다시 임무를 수행했다.
1977년 2월엔 포보스[7]에 접근하는 임무를 수행하였다. 3월에는 근점이 300km까지 줄였다. 임무중 주로 속도 조절을 위해 궤도를 수정하여, 7월 20일에는 357km까지 다시 올라갔다.
1980년 8월 7일, 자세 제어 가스의 부족을 겪는 상황이였고 화성과의 충돌방지를 위해 궤도를 올렸다. 그러나 결국 17일에 임무 수행중 파괴되었다.
2.3. 바이킹 2호 궤도선
1976년 8월 7일 333일의 비행 끝에 화성 궤도에 진입, 이후 이미지를 전송하기 시작하였다. 바이킹 1호의 궤도선이 보낸 이미지를 이용하여 착륙 후보지를 찾았고, 9월 3일 궤도선으로 부터 착륙선이 분리되어 22:37:50 UT에 유토피아 플라니시아에 착륙하였다. 궤도선과 착륙선의 분리는 평범한 임무이지만, 분리 이후 궤도선에 문제가 발생하여 9월 30일에는 궤도의 기울기가 75도가 되었다. 11월 8일엔 바이킹 1호 궤도선과 마찬가지로 Solar Conjunction으로 임무가 일시 중단되고 12월 14일부터 다시 수행하였다. 12월 20일에 근점이 778km까지 떨어졌고 궤도 기울기가 80가 되었다.
1977년 10월에는 데이모스[8]에 근접하는 임무가 있었고, 23일에는 근점이 300km까지 내려가고 주기가 24시간으로 변하였다. 추진 시스템의 송풍구에서 자세 제어용 가스의 누출이 발견되었다.
1978년 7월 25일 거의 16,000장의 이미지를 전송한 이후 작동 정지했다.
3. 착륙선
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약 600kg의 질량을 가지며 지구 유기체에 의한 오염을 막기 위해 궤도선으로부터 분리되기 전까지 바이오쉴드로 둘러져 있다.
3.1. 제원
6각형의 알루미늄 몸통에 3개의 다리가 달려있다. 플루토늄 238을 사용해 4.4V, 30W의 출력을 내는 원자력 전지가 바람막이로 감싸여서 2개 장착되어 있다. 또한 4개의 니켈-카드뮴 전지가 장착되어 있다.
추진 장치로는 최종 강하에 사용될 3개의 히드라진 단일추진 엔진이 장착 되어있다. 이 엔진은 18개의 노즐을 가지고 있고, 지표면에 영향을 최소화 하도록 설계되어 있다. 또한 추력을 276N에서 2667N까지 전환이 가능하다. 2개의 구형의 '''티타늄''' 탱크에 85kg의 추진제를 탑재하고 있다. 이 외에 착륙을 위해 관성 기준 장치, 4개의 자이로, 감속장치, 레이저 고도계, 착륙 레이더등이 장착되어 있다.
통신장비로는 20W S-밴드 중계기와 2개의 20W TWTA를 통해서 이루어진다. 2축 조향성 고성능 파나볼라 안테나와 전방위 S-밴드 안테나가 장착되어 있으며 이를 통해서 지구와 직접 통신 또한 가능하다.
착륙선은 다양한 과학적 목표(생명체의 흔적, 화성 지표면과 대기의 특성과 형태 등)를 달성하기 위해 장비를 2개의 전방위 원통형 스캔 카메라와 샘플 체취용 로봇 팔, 풍향·풍속·온도센서등이 들어있는 기상용 붐, 지진계등이 탑재하였다. 내부에는 생물학 실험 장비와 가스 크로마토그래피 질량 분석계, X-ray 형광 스펙트럼 분석기가 탑재하였고, 몸통 아래에 압력계가 장착되어 있다. 이 탐사 장비들의 총 무게는 약 91kg이다.
3.2. 바이킹 1호 착륙선
궤도선으로 부터 분리되어 천천히 고도를 하강하였다. 고도 6km 지점에서 지름 16m 크기의 낙하산을 전개 하였고, 고도 1.5km에서 역추진 로켓을 점화하여 크리세 플라니시아에 안전히 착륙하였다. 착륙당시 남은 연료량은 약 22kg.
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착륙 25초 이후 첫 지표면 사진을 전송하였다. 지진계를 꺼내는데 실패하였고, 샘플 채취용 로봇 팔의 로킹 핀을 제거하는데 5일이 소요됐다. 그외의 장비들은 일단은 정상 작동 되었다.
1982년 11월 13일 연락이 두절될때까지 임무를 수행하였다.
3.3. 바이킹 2호 착륙선
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궤도선으로 부터 분리되어 1호 착륙선과 동일한 과정을 수행하여 유토피아 플라니시아에 안전히 착륙, 역시 22kg 정도의 연료를 남겼다. 바위(혹은 높이 튀어나온 표면)로 인해 착륙 레이더가 오인하여 착륙 이후 0.4초간 로켓을 분사하였고 이로인해 표면이 갈라지고 먼지가 일어났다. 한쪽 다리가 바위 위에 놓여있었기에 8.2도 가량 기울여졌다.
착륙 즉시 표면 사진을 촬영하여 전송하였다.
바이킹 2호 착륙선은 1281 화성일동안 임무를 수행하였고, 배터리 문제로 1980년 4월 11일에 작동 중지되었다.