태양 슈퍼스톰, ESA 화성 궤도선에 독특한 과학적 기회 제공

유럽 - 이크바리 뉴스 통신사

태양 슈퍼스톰, ESA 화성 궤도선에 독특한 과학적 기회 제공

요약: 화성 궤도를 도는 유럽우주국(ESA)의 두 우주선, 마스 익스프레스(Mars Express)와 엑소마스 추적가스 궤도선(TGO)은 강력한 태양 폭풍을 귀중한 과학적 기회로 활용했습니다. 이 우주 현상은 화성 대기에 교란을 일으켜 과학자들이 상층부의 전자 밀도에 대한 전례 없는 데이터를 수집할 수 있게 했습니다. 이는 우주 날씨와 다른 행성에 미치는 영향을 이해하는 데 중요한 발견입니다.

약 2년 전, 강력한 태양 폭풍이 지구를 강타하여 멕시코만큼 남쪽에서도 볼 수 있는 오로라를 발생시켰습니다. 그러나 이 폭풍의 영향은 우리 행성에 국한되지 않았습니다. 붉은 행성 주위를 꼼꼼하게 공전하는 유럽우주국(ESA)의 두 우주선, 마스 익스프레스와 엑소마스 추적가스 궤도선(TGO)이 이 우주 현상을 감지했습니다.

태양 폭풍은 두 우주선의 복원력에 상당한 어려움을 안겨주었습니다. ESA 연구원 제이콥 파롯(Jacob Parrott)이 "입자가 매우 에너지가 높고 예측하기 어렵기 때문에 우주 날씨의 전형적인 위험"이라고 묘사한 컴퓨터 오류를 유발했습니다. 다행히도, 우주선은 이러한 가능성을 염두에 두고 설계되었습니다. 그들은 방사선 저항 부품과 오류를 감지하고 수정하도록 설계된 정교한 시스템으로 제작되었습니다. 이러한 선견지명 덕분에 마스 익스프레스와 TGO 모두 이상 현상으로부터 신속하게 복구할 수 있었습니다.

기술적 장애물 외에도, 태양 폭풍은 비범한 과학적 기회를 제공했습니다. 과학자들은 '무선 엄폐(radio occultation)'라는 기술을 사용하여 화성 대기에 미치는 영향을 조사하기 위해 이 사건을 활용했습니다. 이 방법은 전파 신호가 행성의 대기를 통과할 때 어떻게 굽거나 흡수되는지 분석하는 것을 포함합니다. 이 구체적인 사례에서, 마스 익스프레스는 TGO가 화성 지평선 너머로 사라지는 바로 그 순간에 TGO로 전파 신호를 전송했습니다. TGO가 시야에서 사라지면서, 전파 신호는 화성 대기층을 통과했습니다. 이를 통해 과학자들은 신호가 통과한 각 대기층의 전자 밀도에 대한 상세한 데이터를 수집할 수 있었습니다.

그 결과는 극적인 대기 변화를 드러냈습니다. 파롯은 "슈퍼스톰은 약 110km와 130km 고도의 화성 대기 두 개 층에서 전자 수가 급격히 증가하는 원인이 되었으며, 각각 45%와 무려 278% 증가했습니다. "라고 말했습니다. 그는 "이것은 우리가 화성 대기 이 층에서 본 가장 많은 전자 수입니다."라고 덧붙였습니다. 전자 농도의 이러한 상당한 증가는 태양 폭풍의 고에너지 입자와 화성 상층 대기 사이의 강력한 상호 작용을 나타내며, 행성의 대기 역학에 대한 새로운 통찰력을 제공합니다.

마스 익스프레스와 TGO의 ESA 프로젝트 과학자이자 Nature Communications에 발표된 연구의 공동 저자인 콜린 윌슨(Colin Wilson)은 무선 엄폐 기술의 확립된 특성을 강조했습니다. 그는 "이 기술은 수십 년 동안 태양계를 탐사하는 데 사용되어 왔지만, 우주선에서 지구로 전송되는 신호를 사용했습니다."라고 설명했습니다. 그러나 화성에서 두 궤도 우주선 간에 이를 적용하는 것은 더 새롭고 흥미로운 발전입니다. "마스 익스프레스와 TGO와 같이, 일반적으로 궤도선과 로버 간에 데이터를 전송하는 데 이러한 라디오를 사용하는 두 우주선 사이에서 화성에서 이를 사용하기 시작한 것은 약 5년 전부터입니다. 실제로 작동하는 것을 보는 것은 매우 좋습니다." 이러한 우주선 간의 협력은 복잡한 과학 조사를 수행하는 능력을 향상시킵니다.

전자 밀도 측정을 검증하고 결과의 정확성을 보장하기 위해 연구원들은 화성 상층 대기 연구에 전념하는 NASA의 MAVEN 임무 관측 데이터도 통합했습니다. 그러나 MAVEN 우주선 자체의 상태는 12월 6일 이후 통신이 두절되면서 불확실해졌습니다. NASA는 3월 4일, 조사 위원회가 복구 노력과 차량의 가능한 상태를 평가하고 있다고 발표했습니다. 이러한 상황은 선도적인 기관이 수행하는 임무에서도 우주 탐사에 내재된 지속적인 어려움을 강조합니다.

주요 임무 목표는 완료되었지만, 마스 익스프레스와 TGO 모두 귀중한 과학 데이터를 계속 생성하고 있습니다. 2003년 6월에 발사된 마스 익스프레스는 이제 세 번째 운영 10년차에 접어들었으며, 이는 견고한 엔지니어링의 증거입니다. 지속적인 기능을 보장하기 위해 2025년에 소프트웨어 업데이트가 구현되어, 조종사들이 점점 마모되는 방향 지정용 자이로스코프를 대부분 비활성화한 상태로 우주선을 작동할 수 있게 되었습니다. ESA 소식통은 "스타 트래커 RAM에 직접 MEX가 수동으로 컴파일한 소프트웨어 패치 덕분에, 이제 자이로스코프를 완전히 끈 상태로 휠 오프로딩(wheel offloadings)을 실행할 수 있습니다."라고 설명했습니다.

이 혁신적인 소프트웨어 수정은 마스 익스프레스가 하드웨어 측면에서 2030년대까지 작동할 가능성을 크게 높입니다. 또한, 2026년 발사 예정인 일본의 화성 위성 탐사(MMX) 임무를 잠재적으로 지원할 수 있습니다. 그러나 마스 익스프레스의 임무 수명 연장은 ESA의 예산 승인을 필요로 하며, 이는 올해 말에 예상됩니다. 이러한 지속적인 협력과 우주 탐사 장비의 주목할 만한 엔지니어링 수명은 과학 연구 및 기술 개발에 대한 지속적인 투자의 중요성을 강조합니다.

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