화성행 인간미션

Human mission to Mars
NASA concept of the first humans on Mars, with a habitat and rover, 2019
NASA의 개념은 화성에서 서식지와 탐사선이 있는 2019년형 최초의 인간이다.
화성의 표면 사진, 2018년
2016년, 얼음 홈, 가압장치화성 슈트를 갖춘 화성 기지에 대한 개념
승무원을 화성으로 수송할 수 있는 우주선에 대한 개념, 2004

인간을 화성에 보낸다는 생각은 1940년대 후반부터 화성에 대한 광범위한 탐사의 일환으로 항공우주공학 및 과학연구의 대상이 되어 왔다.일부는 또한 포보스데이모스화성 달 탐사를 고려했다.[1]장기적 제안에는 정착민 파견과 지구형성 등이 포함되어 있다.화성에 대한 인간임무에 대한 제안은 예에서 나왔다.NASA, 러시아, 보잉, 스페이스X, 인스퍼레이션 마스 재단.2022년 현재 화성에 탐사선만 있다.지구 너머에서 가장 멀리 떨어져 있는 인간은 달이다.

인간 탐험가가 참여하게 될 임무에 대한 개념적 제안은 1950년대 초에 시작되었는데, 계획된 임무는 일반적으로 초안 작성 시점으로부터 10년에서 30년 사이에 이루어진다고 명시되어 있다.[2]승무원이 탑승한 화성 탐사계획의 목록은 이 분야의 여러 기관과 우주 기관들이 내놓은 다양한 미션 제안들을 보여준다.이러한 승무원들에 대한 계획은 소규모 그룹( 명에서 여덟 명 사이)이 몇 주 또는 그 이상 동안 화성을 방문하는 과학적인 탐험에서부터 지속적인 존재(를 들어 연구소, 식민지화 또는 기타 지속적인 거주)에 이르기까지 다양했다.[citation needed]2020년까지 촉각 기술을 이용한 가상의 화성 방문도 제안되었다.[3]

한편, 화성의 무인 탐사는 수십 년간 국가 우주 프로그램의 목표였으며, 1965년 마리너 4호 비행기로 처음 달성되었다.화성에 대한 인간의 임무는 1880년대부터 공상과학 소설의 일부였고, 더 넓게 보면, 소설에서 화성은 책, 그래픽 소설, 영화에서 탐험과 정착의 빈번한 대상이다.화성인이 화성에 살고 있다는 개념은 소설의 일부분이다.앤디 위어의 2011년 소설 《화성》2015년 인기 있는 영화 각색은 이 개념을 성공적으로 수용한 하드 공상 과학 소설이었다.

트래블 투 마스

2014~2061년 화성과 지구 궤도의 최소 거리, 천문 단위로 측정

행성 궤도 간, 즉 델타-v 간 전달에 필요한 에너지는 시노다이즘 기간에 의해 고정된 간격으로 가장 낮다.지구-마르크 여행의 경우, 기간은 26개월(2년 2개월)마다 있기 때문에, 일반적으로 임무는 이러한 발사 기간 중 하나와 일치하도록 계획되어 있다.화성 궤도의 편심성 때문에 저에너지 기간에 필요한 에너지는 약 15년 주기로[4] 변화하며 가장 쉬운 기간에는 봉우리 에너지의 절반만 필요하다.[5]20세기에는 1969년과 1971년 발사기에 최소가 존재했고 1986년과 1988년에 또 다른 최저가 존재했고 그 후 그 사이클이 반복되었다.[4]다음 저에너지 발사 기간은 2033년에 발생한다.[6]

반대급부와 접속사급,[5] 또는 크로코 비행을 포함한 몇 가지 형태의 임무 계획이 제안되었다.[7]화성으로의 가장 낮은 에너지 전달은 Hohmann 전달 궤도인데, 이 궤도에는 지구에서 화성으로 가는 약 9개월의 이동 시간, 지구로 가는 환승 창을 기다리는 약 500일(16mo), 지구로 돌아오는 약 9개월의 이동 시간이 포함된다.[8][9]이것은 34개월의 여행이 될 것이다.

화성탐사계획 단축은 왕복 비행시간이 400~450일,[10] 즉 15개월 미만이지만 훨씬 높은 에너지를 필요로 한다.245일(8.0개월)의 빠른 화성 왕복 비행은 온오비트(On-orbit) 스테이징으로 가능하다.[11]2014년에는 연료비를 절감하고 호만호에 비해 보다 유연한 발사창을 제공할 수 있는 탄도 캡처가 제안됐다.[12]

화성의 3경 허블우주망원경, 1997

크로코 그랜드 투어에서, 승무원이 탄 우주선은 1년 안에 화성과 금성의 비행을 할 수 있을 것이다.[13]일부 플라이 바이 미션 아키텍처는 또한 플라이바이 유람선 착륙선과 함께 화성에 착륙하는 스타일을 포함하도록 확장될 수 있다.[14]R이 제안함.1966년 티투스는 화성 비행에 앞서 '부모' 지구-마스 수송선과 분리될 수 있는 단기 체류 착륙선-증류 차량을 동원했다.Ascent-Descent 착륙선은 더 빨리 도착하여 화성이나 육지 주위의 궤도에 진입하게 될 것이며, 설계에 따라 주 이송 차량으로 다시 발사할 필요가 있기 10-30일 전에 제공될 것이다.[14](화성 플라이비 참조)

1980년대에는 화성에서 에어로브레이킹을 하면 지구에서 이륙하는 화성 미션에 필요한 질량을 절반 정도 줄일 수 있다는 의견이 제시됐다.[15]그 결과 화성 미션은 에어로브레이킹이 가능한 행성간 우주선과 착륙선을 설계했다.[15]

화성에 착륙

안전 착륙지점을 찾기 위한 관찰과 분석을 묘사한 삽트

다수의 무인 우주선이 화성 표면에 착륙한 반면, 시카파렐리 EDM(2016) 등 일부 우주선은 착륙이 어려운 것으로 여겨지는 데 실패했다.비글2호는 2003년에 실패했다.성공 사례:

궤도포획

탐험대가 화성에 도착하면 궤도에 진입하기 위해 제동이 필요하다.로켓과 비행 적응의 두 가지 옵션을 이용할 수 있다.화성에서 인간 임무를 위한 비행 적응은 20세기에 연구되었다.[16]93개의 화성 연구에 대한 리뷰에서, 24개의 화성이 화성이나 지구 복귀를 위해 비행 적응기를 사용했다.[16]승무원 임무에 비행 적응기를 사용할 때 고려해야 할 사항 중 하나는 우주비행사들이 경험하는 최대 힘의 제한이다.현재의 과학적인 합의는 지구 중력의 5배인 5g이 최대 허용 감속이라는 것이다.[16]

측량작업

안전한 착륙을 위해서는 매리너 4호가 처음 관측한 대기 속성에 대한 지식과 적합한 착륙지 파악을 위한 행성의 조사가 필요하다.주요 세계 조사는 마리너 9호바이킹 1호 및 바이킹 2호 궤도선에 의해 실시되었는데, 바이킹 착륙선을 지원하였다.화성 글로벌 서베이터, 2001 화성 오디세이, 화성 익스프레스, 화성 정찰 궤도 탐사선과 같은 후기 궤도선들은 개선된 기기로 화성을 고해상도로 지도화했다.이러한 이후의 조사에서는 중요한 자원인 물의 발생 가능성이 있는 위치를 확인하였다.[17]

자금조달

인간을 화성으로 보내는 가장 큰 제한요인은 자금 조달이다.2010년 추정 비용은 약 5,000억 달러였지만 실제 비용은 더 많을 것이다.[18]1950년대 후반부터 우주탐사 초기단계는 태양계를 관측할 만큼 정치적 발언을 하기 위해 진행됐다.그러나 이는 낭비와 지속가능성이 모두 증명되었으며, 현재 기후는 국제우주정거장과 제안된 달관문 등 대형 프로젝트들이 여러 나라에 의해 건설되고 발사되는 등 국제적인 협력의 하나이다.[citation needed]

비평가들은 화성에서 인간의 존재를 확립함으로써 얻을 수 있는 즉각적인 이익은 엄청난 비용보다 더 크고, 자금이 로봇 탐사 같은 다른 프로그램으로 더 잘 전달될 수 있다고 주장한다.인간 우주 탐사를 지지하는 사람들은 우주에서의 존재감을 확립하는 상징성이 그 대의에 동참하기 위한 대중의 관심을 높이고 세계적인 협력을 촉발할 수 있다고 주장한다.인류의 생존을 위해 우주여행에 대한 장기적인 투자가 필요하다는 주장도 있다.[18]

화성에 인간을 배치하는 데 필요한 자금을 줄이는 한 가지 요인은 우주 관광일 것이다.우주 관광 시장이 커지고 기술 발전이 이뤄지면 그에 따라 인간을 다른 행성으로 보내는 비용이 줄어들 것으로 보인다.비슷한 개념은 개인용 컴퓨터의 역사에서 조사될 수 있다; 컴퓨터가 큰 산업에서 작은 사용으로 과학적인 연구에만 사용되었을 때, 그것들은 크고, 희귀하고, 무겁고, 비용이 많이 들었다.잠재 시장이 커지고 컴퓨터 게임 등 오락과 여행/레저 티켓 예매를 목적으로 많은 가정(서구와 선진국)에서 보편화되기 시작하자 가정용 기기의 컴퓨팅 파워가 치솟고 가격이 폭락했다.[19]

메디컬

방사선량 비교 - MSLRAD(2011~2013년)에 의해 지구에서 화성으로의 여행에서 검출된 양을 포함한다.[20][21][22]수직축은 로그 척도로 되어 있어 화성 1년 동안의 선량은 짧은 눈초리로 볼 수 있듯이 DOE 한도의 약 15배, 두 배 이상이다.실제 선량은 우주선 설계와 태양 플레어와 같은 자연 현상과 같은 요인에 따라 달라진다.

화성에 대한 인간의 임무에는 다음과 같은 몇 가지 중요한 물리적 문제가 존재한다.[23]

회전을 통해 인공 중력을 제공하는 우주선의 예술적 시각.(원심력 참조)
  • 골밀도 손실, 시력 손상무중력 장기화로 인한 건강 악영향.[31][32][33] (임무 및 우주선 설계에 따라 다름)2019년 11월 연구진은 건강한 우주인 11명을 대상으로 6개월에 걸친 연구를 토대로 국제우주정거장에 탑승하는 동안 우주비행사들이 심각한 혈류응고 문제를 경험했다고 보고했다.연구원들에 따르면, 그 결과는 화성 탐사를 포함한 장기간의 우주 비행에 영향을 미칠 수 있다고 한다.[34][35]
  • 지구로부터의 고립과, 나아가 지구와의 실시간 연결 부족으로 인한 공동체의 부족에 따른 심리적 영향(Compare Emidant)
  • 우주선과 임무 설계에 따라 1년 이상, 그리고 아마도 2~3년 동안 비좁은 환경에서 생활하는 여러 인간의 사회적 영향
  • 의료시설 부족
  • 추진 또는 생명 유지 장비의 잠재적 고장

이 문제들 중 일부는 HUMEX 연구에서 통계적으로 추정되었다.[36]Ehlmann 등은 기술적, 생물학적 타당성 측면뿐만 아니라 정치적, 경제적 우려를 검토했다.[37]왕복 여행용 연료가 도전이 될 수 있지만, 성숙한 기술로 화성 HO2(액체수 대신 얼음으로 선호)와 대기 중 CO를2 이용해 메탄과 산소를 생산할 수 있다.[38]

행성 보호

화성으로 가는 로봇 우주선은 현재 소독이 요구된다.허용 한도는 일반선박 외관에 30만개의 포자로, 물이 포함된 '특수지역'으로 향하는 우주선에 대한 요건이 엄격하다.[39][40]그렇지 않으면 생명체 감지 실험뿐만 아니라 행성 자체를 오염시킬 위험이 있다.[41]

인간은 일반적으로 수천 종의 인간 마이크로바이오타 100조14(10) 미생물을 숙주하고 있으며, 이러한 미생물은 제거할 수 없기 때문에 이 수준으로 인간의 임무를 소독하는 것은 불가능하다.봉쇄만이 유일한 선택인 것 같지만, 경착륙(즉, 충돌) 시 큰 난제다.[42]이 문제에 대해 여러 차례의 행성 워크숍이 있었지만 아직 앞으로의 방향에 대한 최종 지침은 없다.[43]인간 탐험가들은 또한 미생물의 운반체가 된다면 지구의 등 오염에 취약할 것이다.[44]

미션 제안

지난 70년 동안, 화성으로 가는 인간 우주 비행을 위해 다양한 미션 아키텍처들이 제안되거나 연구되어 왔다.여기에는 화학적, 핵적, 전기적 추진뿐 아니라 다양한 착륙, 생활적, 귀환적 방법론 등이 포함되었다.

20세기

연료는 원자로의 도움으로 포보스에서 채굴된다.[45]

지난 세기에 걸쳐 그러한 탐험을 위한 많은 임무 개념이 제안되었다.David Portree의 역사책 Humans to Mars: 50년간의 미션 계획, 1950–2000년 이 중 많은 부분을 논의한다.[4]

베르너 폰 브라운 제안(1947~1950년대)

베르너 폰 브라운은 화성 임무에 대한 상세한 기술적 연구를 한 최초의 사람이었다.[4][46]자세한 내용은 그의 저서 Das Marsprojekt(1952년, 1962년[47] Mars Project로 영어로 출판)와 몇 가지 후속작에 발표되었다.[48]윌리 레이체슬리 보네스텔의 삽화를 담은 책 <우주 정복>(1949년)에서 이와 유사한 임무를 영어로 대중화했다.폰 브라운의 화성 프로젝트는 지구 궤도에 있는 우주 정거장에 건설될 화성 임무를 위해 지구에서 페리 부품으로 발사되는 거의 1,000대의 3단계 차량을 상상했다.[46][49]임무 자체는 70명의 승무원을 합친 10척의 우주선을 화성으로 향하게 하여 화성 표면에 수평으로 착륙시킬 3척의 날개 달린 지상탐사선을 가지고 오는 것이 특징이었다.(날개 착륙은 그의 제안 당시 화성 대기는 나중에 발견된 것보다 훨씬 밀도가 높은 것으로 여겨졌기 때문에 가능한 것으로 여겨졌다.그런 셈이 되다

베르너 폰 브라운과 윌리 레이의 '화성의 탐사'라는 책에 실린 1956년 개정된 화성 프로젝트 계획 비전에서는 임무의 규모를 다듬어 두 척의 배를 조립하기 위해 400발의 발사만 하면 되는데, 여전히 날개 달린 착륙 차량을 싣고 있다.[50]이후 디즈니 "맨인 스페이스" 시리즈에 실린 이 미션 제안서는 행성간 순항을 위한 핵 추진 이온 추진 차량을 보여주었다.[51]

미국 제안(1950~70년대)

1963년 NASA 연구에서 제안된 화성의 탐사 모듈(MEM)에 대한 예술가의 구상승무원들은 모듈의 표면 EVA에서 화성복을 입는다.

1957년부터 1965년까지, 원자력 펄스 추진 우주선에 대한 제안인 오리온 프로젝트에 대한 제너럴 아톰틱스의 작업이 이루어졌다.오리온은 화성과 외행성에 대한 승무원 임무를 가능하게 하면서 화학 로켓에 비해 엄청나게 큰 탑재물을 수송할 수 있는 능력을 갖출 계획이었다.초기 차량 설계 중 하나는 화성의 궤도로 800톤 급유량을 보내기 위한 것이었다.1963년 부분핵실험금지조약은 더 이상의 개발을 지속할 수 없게 만들었고 1965년에 작업은 끝났다.[52]

1962년 에어로뉴트로닉 포드,[53] 제너럴 다이내믹스, 록히드 미사일 및 우주 회사는 NASA 마셜 우주비행센터 "프로젝트 엠파이어"[46]의 일부로 화성 임무 설계에 대한 연구를 수행했다.이 연구들은 (수성과 금성 비행을 포함한) 화성 임무는 8개의 토성 V 부스터와 낮은 지구 궤도에서 조립을 하거나 가상의 "토성 포스트" 중력 상승 차량을 한 번 발사하는 것으로 이루어질 수 있음을 시사했다.비록 엠파이어 임무는 자금 지원을 위해 제안된 적은 없지만, 실제 NASA 우주 비행에서 얻은 데이터를 이용하여 인간 화성 항해를 달성하는 데 무엇이 필요한지에 대한 최초의 상세한 분석으로서, TRW, 북미, 필코, 록히드, 더글러스, 제너럴 다이내믹스(General Dynamics)의 중요한 임무 연구를 포함한 미래 연구의 기초를 다졌다.NASA에 대한 여러 연구가 있다.[46]

아폴로 계획의 성공 이후, 폰 브라운은 NASA의 승무원 우주 프로그램의 초점으로 화성에 대한 승무원 임무를 주장했다.[54]폰 브라운의 제안은 1980년대 초 두 개의 6크루 우주선을 이중 임무로 추진시킬 NERSA로 구동되는 상단을 발사하기 위해 새턴 V 부스터를 사용했다.이 제안은 리처드 닉슨 대통령이 검토했으나 우주왕복선에 찬성하여 통과되었다.

1975년, 폰 브라운은 녹음된 강연에서 이러한 아폴로 시대의 연구에서 나온 미션 구조를 논의했고, 그렇게 하면서 여러 개의 셔틀 발사가 대신 궤도에서의 조립을 위해 작은 부분에 두 개의 핵 열로켓 엔진이 장착된 우주선을 들어 올리도록 구성될 수 있다고 제안했다.[55]

소련 선교 제안(1956년 ~ 1969년)

화성 비행단지(MPK)는 1956년부터 1962년까지 N1 로켓을 이용한 (당시 제안된) 승무원 화성 탐험을 위한 소련의 미하일 티콘라보프의 제안이었다.소련은 화성 대기권 진입 등 몇 가지 주목할 만한 성공 사례와 함께 많은 탐사선을 화성에 보냈지만 전체적인 성공률은 낮았다.([citation needed]화성 3호 참조)

헤비 행성간 우주선(러시아 약어 TMK)은 1960년대에 착륙하지 않고 화성과 금성(TMK-MAVR 설계)에 승무원 비행을 보내자는 소련의 우주 탐사 제안서 지정이었다.이 TMK 우주선은 1971년에 발사되어 화성 비행을 포함하여 3년 동안 비행할 예정이었는데, 그 때 탐사선이 떨어졌을 것이다.요구되는 N1 로켓이 결코 성공적으로 비행하지 못했기 때문에 이 프로젝트는 결코 완료되지 않았다.화성탐사단지, 즉 'MEK'(1969년)는 총 임무 기간이 630일인 3-6명의 승무원을 데리고 화성에 갔다가 돌아오는 화성탐사대행을 소련의 또 다른 제안이었다.

화성의 경우(1981–1996)

화성에 대한 바이킹 임무에 이어 1981년과 1996년 사이에 콜로라도 대학교 볼더에서 Case for Mars라는 이름의 여러 학회가 열렸다.이들 회의는 화성 탐사를 주창하고 개념과 기술을 제시하며 일련의 워크숍을 열어 임무에 필요한 기본 개념을 개발했다.왕복 로켓 추진체 제조에 현장 자원 활용을 제안했다.그 선교 연구는 일련의 과정 책으로 출판되었다.[56][57]이후 회의에서는 로버트 주브린과 데이비드 베이커의 "마스 다이렉트" 개념, 제프리 A의 "화성으로 가는 발걸음" 제안 등 대체 개념을 제시했다. 포보스에 대한 인간임무 등 화성 착륙 전 중간 단계를 제안한 랜디스,[58] 로렌스 리버모어 국립연구소의 '위대한 탐험' 제안 등이 대표적이다.

NASA 우주 탐사 계획 (1989년)

화성의 표면에서 인간의 사명에 대한 예술가의 구상
(1989년 미국항공우주국(NASA) 루이스 연구소의 레스 보시나스가 그린 그림)

대통령 발의에 대응하여, NASA는 국제 우주 정거장에 제안된 후속 조치로서 달과 화성 탐사를 위한 프로젝트를 연구했다.이는 90일간의 연구라고 불리는 보고서가 나왔는데,[59] 이 보고서는 우주국이 우주 정거장을 완성하는 것을 "우리의 모든 우주 노력의 중요한 다음 단계"로 구성되는 장기 계획을 제안했고, 달에 돌아와 영구 기지를 건설한 다음, 그리고 나서 우주 비행사를 화성에 파견하는 것으로 구성되었다.이 보고서는 너무 정교하고 비용이 많이 든다는 비난을 받았고, 지구 궤도를 넘어서는 인간 탐사를 위한 모든 자금이 의회에서 취소되었다.[60]

마르스 다이렉트 (1990년대 초반

거리가 더 멀기 때문에 화성 탐사는 과거 달 비행보다 훨씬 더 위험하고 비용이 많이 들 것이다.소모품과 연료는 2-3년 왕복 여행을 위해 준비되어야 하며 우주선은 최소한 이온화 방사선의 부분 차폐가 필요할 것이다.로버트 주브린과 데이비드 A의 1990년 논문.당시 마틴 마리에타의 베이커는 화성 대기에서 추진체를 제조하기 위해 현장 자원 활용에 사용함으로써 임무 질량(따라서 비용)을 줄일 것을 제안했다.[61][62]이 제안은 이전 "Case for Mars" 컨퍼런스 시리즈가 개발한 개념을 끌어냈다.그 후 10년 동안 주브린은 그것을 그가 <화성위한 사례>(1996년)라는 책에서 제시한 미션 개념인 마스 다이렉트로 발전시켰다.이 임무는 주브린이 1998년 설립한 화성학회가 실용적이고 저렴하게 주창하고 있다.

국제우주대학(1991)

1991년 프랑스 툴루즈에서 국제우주대학은 국제 인류 화성 임무를 연구했다.[63]그들은 8명의 승무원이 회전에 의해 제공된 인공 중력을 가진 핵추진 선박을 타고 화성으로 여행하는 것을 제안했다.[63]표면적으로는 10 psi(69 kPa)로 가압된 40톤급 서식지가 40 kW급 태양광 발전으로 가동됐다.[63]

NASA 설계 참조 임무(1990년대)

NASA 화성 서식지 개념 DRA 1.0, 화성 직접 건축, 1995

1990년대에 NASA는 여러 개념 수준의 인간 화성 탐사 아키텍처를 개발했다.그 중 하나는 NASA Design reference mission 3.0(DRM 3.0)으로, 추가적인 사고와 개념 개발을 촉진하기 위한 것이었다.

선택된 기타 미국/NASA 연구(1988–2009):[64]

  1. 1988년 "마스 원정대"
  2. 1989년 "마스 에볼루션"
  3. 1990년 "90일 연구"
  4. 1991년 "합성 그룹"
  5. 1995 "DRM 1"
  6. 1997년 "DRM 3"[65]
  7. 1998년 "DRM 4"
  8. 1999년 "듀얼 랜더스"

21세기

화성의 표면에 기상감시 장비를 설치하는 선원의 개념

NASA 설계 참조 임무(2000개 이상)

NASA 화성 설계 참조 미션은 21세기에 계속된 인간 화성 임무에 대한 일련의 개념 설계 연구로 구성되었다.선택된 기타 미국/NASA 계획(1988–2009):[64]

  1. 2000 SERT(SSP)
  2. 2001 DPT/NEXT
  3. 2002 NEP 아트.중력
  4. 2009년[66] DRA 5

MARPOST(2000-2005)

Mars Pilotted Orbital Station(MARPOST)은 러시아가 제안한 화성 탐사선 궤도 비행으로, 원자로를 이용해 전기 로켓 엔진을 가동한다.2000년 10월 국제우주정거장 참가와 함께 러시아의 우주에서의 다음 단계로 제안된 MARPOST의 30권짜리 초안 프로젝트가 2005년 현재 확정되었다.[67]선박 설계는 2012년에, 선박 자체는 2021년에 준비될 것을 제안했다.[68]

ESA 오로라 프로그램(2001+)

탐사선 근처에서 화성의 먼지 폭풍을 견뎌내는 우주 비행사들의 모습을 담은 예술품

2001년 유럽우주국(ESA)은 2033년 인간임무를 화성에 보내는 장기 비전을 제시했다.[69]이 프로젝트의 제안된 연대표는 로봇 탐사, 화성에서 인간을 지탱하는 개념의 증명 시뮬레이션, 그리고 결국 승무원 임무를 수행하는 것으로 시작할 것이다.ESA 참가국들의 반대와 기타 지연으로 타임라인이 문제시되고 있으며, 2016년 화성에 궤도선을 인도한 엑소마스가 현재 결실을 맺었다.

ESA/러시아 계획(2002)

러시아와의 ESA 공동 임무에 대한 또 다른 제안은 화성에 보내진 두 개의 우주선에 근거하고 있는데, 하나는 6명의 승무원들을 태우고 다른 하나는 탐험대의 물자를 싣고 있다.이 임무는 완료하는데 약 440일이 소요될 것이며, 3명의 우주비행사가 2개월의 기간 동안 지구 표면을 방문하게 될 것이다.전체 프로젝트에는 200억 달러가 들 것이고 러시아는 이 자금의 30%를 기부할 것이다.[70]

미국 우주 탐사 비전 (2004)

2004년 1월 14일, 조지 W. 부시는 승무원 우주 탐사의 이니셔티브인 우주 탐사를 위한 비전을 발표했다.2012년까지[71] 달로 복귀하기 위한 예비 계획을 수립하고 2020년까지 전초기지를 설치하는 내용이 포함됐다.2005년까지 2010년대 동안 필요한 기술을 개발하는 데 도움이 될 선행 임무들이 잠정적으로 윤곽을 드러냈다.[72]2007년 9월 24일, 당시 NASA 관리자인 마이클 그리핀은 NASA가 2037년까지 화성에 인간 임무를 발사할 수 있을 것이라고 암시했다.[73]필요한 자금은 우주 과학 임무에서 인간 탐사를 위한 비전으로 110억[74] 달러를 전용함으로써 창출될 예정이었다.

나사는 또한 여행 비용을 줄이기 위해 달에서 화성 임무를 발사하는 계획을 논의했다.[75]

Mars Society 독일 – EMM (European Mars Mission)(2005)

마스 소사이어티 독일은 아리안 5호의 개량형 헤비 리프트 버전을 여러 차례 발사하여 승무원이 탑승한 화성 임무를 제안했다.대략 5개의 발사체가 1200일 동안의 임무를 위해 5명의 승무원을 보내는데 필요한데, 탑재량은 12만 kg(260,000 lb)이다.총 사업비는 100억~150억 유로로 추산됐다.[76]

중국 국가우주국 (CNSA) (2006)

쑨라이옌 중국 국가우주국 행정관은 2006년 7월 20일 "중국은 11차 5개년 계획(2006~2010) 프로그램 기간 동안 향후 5년간 화성을 중심으로 심우주 탐사를 시작할 것"이라고 밝혔다.[77]첫 번째 미개척 화성 탐사 프로그램은 2014년에서 2033년 사이에 이루어질 수 있으며, 그 후 2040–2060년에 승무원들이 화성에 착륙하여 귀국하는 승무원화 단계까지 이어질 수 있다.[78]2011년 화성 500호 연구는 이 승무원 임무를 위해 준비되었다.

머문 화성(2006)

화성으로의 일방통행의 발상은 여러 차례 제안되었다.1988년, 우주 활동가 브루스 매켄지는 국제 우주 개발 회의의 발표에서 화성으로의 일방적 여행을 제안하면서,[79] 그 임무는 지구로 돌아가지 않고도 덜 어려운 어려움과 비용으로 이루어질 수 있다고 주장했다.2006년, 전 NASA 엔지니어 제임스 C.맥레인 3세는 단 한 사람의 단방향 여행을 통해 화성을 최초로 식민지로 만드는 계획을 제안했다.이 개념을 논하는 논문들은 The Space Review,[80] Harper's Magazine,[81] SEARCH Magazine[82], The New York Times에 실렸다.[83]

NASA 설계 참조 임무 5.0(2007)

NASA는 이 프레젠테이션에서 최신 버전의 개념적 수준의 인간 화성 탐사 아키텍처에 대한 초기 세부 사항을 발표했다.이 연구는 이전의 NASA DRM에서 개발된 개념을 더욱 발전시켰고 그것을 더 최신의 발사기와 기술로 업데이트했다.

화성 프론티어(2007~2011년)

가장 긴 고신뢰성 우주비행 시뮬레이션인 화성 500호는 2007년부터 2011년까지 러시아에서 진행됐으며, 화성 탐사선 임무의 타당성을 평가하기 위한 실험이었다.[84]

NASA 설계 참조 미션 아키텍처 5.0(2009)

NASA의 설계 참조 미션 아키텍처 5.0 개념(2009)

NASA는 2009년 초 아레스 V 발사기, 오리온 CEV의 사용과 업데이트된 임무 계획을 담은 NASA DRM 5.0의 최신 버전을 출시했다. 문서에서.[85]

NASA 오스테레 인간 화성 탐사(2009)

DRMA 5.0에서 추출한, 화학 추진력을 가진 승무원 화성 탐사를 계획하고 있다.오스테레 화성에의 인간 미션

화성 궤도는 2030년대 중반(2010년)까지

2010년 4월 15일 케네디 우주센터에서 열린 주요 우주 정책 연설에서 버락 오바마는 2030년대 중반까지 화성 궤도를 선회한 뒤 착륙할 것이라고 예측했다.이 제안은 대부분 의회가 찬성하는 2025년 소행성 리디렉션 미션과 2030년대 화성 궤도를 선회하는 프로젝트를 취소하는 것을 승인한 것에 의해 지지되었다.[86]소행성 리디렉션 미션은 2017년 6월 취소됐고 같은 해 9월 '폐쇄'됐다.[citation needed]

러시아 선교 제안(2011년)

러시아 과학자들에 의해 몇 가지 화성 임무 개념과 제안이 제시되었다.명시된 날짜는 2016년에서 2020년 사이에 출시될 예정일은 2016년에서 2020년 사이였습니다.화성 탐사선에는 4-5명의 우주비행사가 탑승할 것이며, 이들은 우주에서 거의 2년을 보낼 것이다.[citation needed]

2011년 말 러시아와 유럽 우주국은 지상 기반 화성-500을 성공적으로 완성했다.[87]승무원들이 화성행 비행을 모의 실험한 이 생물의학 실험은 2000년 7월 러시아에서 완료되었다.[88]

2-4-2 개념(2011~2012년)

2012년 장마르크 살로티는 화성 탐사 계획을 발표했다.'2-4-2' 개념은 우주인 2명으로 승무원 규모를 줄이고 전체 임무를 복제하는 것을 기본으로 한다.각 우주선에는 우주인 2명이 탑승하고, 화성 표면에 4명이 탑승하고 있으며, 각 왕복선에는 다시 2명이 탑승하고 있다.만약 한 세트의 하드웨어가 문제가 된다면, 다른 우주비행사들은 도울 준비가 되어 있다.이 아키텍처는 착륙 차량의 크기를 줄임으로써 진입, 하강 및 착륙 절차를 단순화한다.그것은 또한 LEO에서 거대한 차량의 조립을 피한다.저자는 자신의 제안이 위험을 감수하지 않고 NASA 참조 임무보다 훨씬 저렴하며 2030년 이전에 착수할 수 있다고 주장한다.[89][90]

Boeing Conception Space Vehicle Architecture(2012년)

2012년, 영국의 보잉, 유나이티드 론치 얼라이언스, RAL 스페이스에 의해 개념적인 건축물이 출판되어, 승무원이 탑승한 화성 임무에 대한 가능한 디자인을 고안했다.이 건축의 구성 요소들은 지구와 화성 사이의 여행, 착륙, 그리고 표면 체류를 위한 다양한 우주선을 포함하고 있다.일부 특징으로는 화성의 기지에 조립된 나사 없는 화물 착륙선 몇 척이 있다.승무원들은 화성 궤도에 다시 진입할 수 있는 "마스 인사 착륙선"의 이 기지에 착륙할 것이다.승무원이 탑승한 행성간 우주선의 설계에는 인공 중력과 방사선 방호를 위한 인공 자기장이 포함되었다.전체적으로, 아키텍처는 점진적인 연구개발을 가능하게 하기 위해 모듈화되었다.[91]

Mars One(2012-2019)

2012년 네덜란드의 한 기업가 단체가 2023년 설립될 인간 화성 기지를 위한 기금을 모으기 시작했다.[92]그 임무는 주로 화성으로 가는 일방통행으로 계획되었다.우주 비행사 지원서는 유료로 전 세계 대중으로부터 초청되었다.

초기 개념에는 2018년 궤도선과 소형 로봇 착륙선이 포함됐고, 2020년 탐사선, 2024년 기본 부품 등이 포함됐다.[92]4명의 우주 비행사 중 첫 번째 승무원은 2025년에 화성에 착륙할 예정이었다.그러면, 2년마다, 4명의 새로운 승무원이 도착할 것이다.자금조달은 전체 훈련과 비행의 방송권을 리얼리티 텔레비전 쇼로 판매하고, 그 돈은 모든 하드웨어와 출시 서비스를 계약하는 데 쓰이게 되는 데서 나온 것이었다.2015년 4월 바스 랜스도르프 마스원의 CEO는 2027년까지 12년간 화성에 인간을 착륙시키려는 계획이 "대부분의 허구"[93]라고 인정했다.마스원의 상업계열로 구성된 이 회사는 2019년 1월 파산했다.[94]

인스피레이션 마스 재단(2013년)

2013년 데니스 티토가 설립한 인스퍼레이션 마스 재단은 NASA의 지원을 받아 2018년 화성 비행을 위한 승무원 임무 계획을 공개했다.[95][96]NASA는 그 임무에 자금을 대는 것을 거부했다.

Boeing Conversible Mission(2014년)

12월 2014년에 나사의 고급 인간 연구 개발 및 작전 미션 감독 제이슨 Crusan과 사무 차장 부행정관 프로그램 제임스에게 Reuthner 보잉 방사선 실드, 원심 인공 중력,in-transit consuma 포함" 적당하다 화성 미션 설계"[해명 필요한]을 잠정적인 지원 발표했다.블레 재보급, la.다시 돌아올 [97][98]수 있는 날이 올 거야Reuthner는 적절한 자금이 마련된다면 2030년대 초에 제안된 임무가 예상될 것이라고 제안했다.[99]

마스 세미 다이렉트 재방문(2016년)

지구 귀환 차량이 매우 무겁다고 생각되자 로버트 주브린은 1993년 "반미직접" 시나리오를 제안했는데, 이 시나리오는 아웃바운드 이동은 여전히 표면으로 직접 가지만 반환은 두 단계로 나뉘는데, 먼저 비교적 작은 아스콘 차량을 이용하여 화성 궤도로 되돌아가는 것으로, 이는 오랜 시간 동안 그곳으로 보내지는 귀환 차량에 합류하기 위해서였다.ce. 반환이 더 이상 직접적이지 않기 때문에, 시나리오를 "semi-direct"라고 부른다.2016년 장마르크 살로티는 새로운 계산을 하고 미션의 아키텍처를 재방문했는데, NASA 우주발사체 중 가장 무거운 4개의 무거운 발사가 그것의 구현에[100] 충분할 것이라는 것을 보여주었다.

NASA의 화성 여행 및 달에서 화성으로의 여행 (2015–현재)

아티스트의 SLS 블록 1/Oriion 렌더링

2015년 10월 8일, NASA는 인간 탐사와 화성에서의 지속적인 인간 존재에 대한 전략을 발표했다.그 개념은 지속 가능한 인간의 존재로 이어지는 세 가지 뚜렷한 단계를 통해 작동한다.[101]

이미 진행 중인 1단계는 2024년까지 국제우주정거장을 계속 이용하면서 심층 우주기술을 검증하고 장기 우주임무가 인체에 미치는 영향을 연구하는 '지구 의존형' 단계다.[when?][citation needed][102]

두 번째 단계인 "프로빙 그라운드"는 지구 의존에서 벗어나 대부분의 과제를 위해 시슬루나 공간으로 모험을 떠난다.제안된 루나 게이트웨이는 깊은 우주 거주 시설을 시험하고, 화성 탐사에 필요한 능력을 검증할 것이다.[103]

마지막으로, 3단계는 지구 자원으로부터의 독립으로의 전환이다.'지구 독립' 단계에는 일상적인 유지보수가 필요할 뿐인 서식지가 있는 화성 표면에서의 장기 임무와 연료, 물, 건축자재 등을 위한 화성 자원의 수확이 포함된다.NASA는 지구의 독립이 수십 년 더 걸릴 수 있지만 2030년대에 여전히 화성에 대한 인간의 임무를 목표로 하고 있다.[104]

2015년 11월 NASA 행정관 볼든은 화성에 사람을 보내겠다는 목표를 재확인했다.[105]그는 2030년을 화성에 승무원이 착륙한 날짜로 정하고, 2021년 화성 탐사선 페르세반스가 인간 임무를 지원할 것이라고 언급했다.[105]

마이크 펜스 부통령은 2019년 3월 "미국 우주비행사들이 2024년 말 이전에 '필요한 수단을 동원해서' 달 위를 다시 걸을 것"[106]이라고 선언했다.이 때문에 NASA는 2024년까지 달 표면으로 귀환하려는 계획을 가속화했다고 한다.NASA는 달관문과 결합된 아르테미스프로그램을 "다음의 거대한 도약 - 화성에 우주비행사를 보내기 위한" 과학적 진보를 위한 디딤돌로 사용할 것이라고 말한다.[107]

SpaceX Mars 운송 인프라(2016–현재)

스페이스X는 2016년 2018년까지 화성 연착륙을 위한 레드드래곤 캡슐을 보낼 계획이라고 발표했지만,[108] 이후 '스타쉽'으로 알려지게 될 노력에 엔지니어링 자원을 집중하기 위해 2017년 중반까지 작업을 중단했다.[109]

스페이스X는 고용량 운송 인프라를 개발해 화성 식민지화를 시작하겠다는 계획을 공개적으로 제시했다.2016년에 논의된 바와 같이,[110] ITS 발사체 개념 설계는 우주선이나 유조선이 탑재한 대형 재사용 가능 부스터가 되는 것이었다.그 당시 염원 목표는 기술과 인프라를 발전시켜 이르면 2024년 화성에 첫 인간이 떠날 수 있도록 하는 것이었다.[111][needs update]

2018년 이후 스페이스X의 최우선 개발 우선순위가 더 크고 능력 있는 발사체를 개발하게 되면서 일론 머스크는 그 프로그램의 하나의 목표로 초기 화성 임무에 대한 염원 계획을 계속 밝혀왔다.머스크는 2017년 9월 국제우주비행대회에서 화성 임무용 최신 차량 디자인을 발표했다.이번 임무를 위한 차량은 2018년까지 '스타십'으로 개칭될 때까지 BFR(Big Falcon Rocket)로 불렸다.[112]우주선은 화성 임무뿐만 아니라 국제우주정거장, 달 임무에 대한 서비스, 위성 전달과 같은 온오르빗 활동을 위한 능력을 제공할 계획이다.화성으로 가는 화물편은 승무원 비행에 앞서게 될 것이다.

  • 빠르면 2024년경, 패스파인더 우주선 화물차량이 화성으로 보내질 수 있을 것이다.[113]
  • 승무원이 탄 우주선 차량은 화물 첫 비행 후 2년이 지난 2026년에 이르면 뒤따를 것이다.[114]

화성 기지 캠프 (2016)

Mars Base Camp는 미국의 우주선 개념으로 이르면 2028년 화성 궤도에 우주인을 보낼 것을 제안한다.록히드 마틴이 개발한 이 차량 개념은 NASA가 제작한 오리온 우주선뿐만 아니라 미래 기술과 유산 기술을 모두 사용할 것이다.[115]

심우주운송(2017년)

달 게이트웨이에 도킹하려는 심우주운송에 대한 예술가적 인상

화성 트랜짓 차량이라고도 불리는 딥 스페이스 트랜스포트(DST)는 화성에 대한 과학탐사 임무를 최대 1,000일 동안 지원하기 위해 NASA가 개발한 우주선 승무원 간 개념이다.[116][117][118][119]그것은 오리온 캡슐과 추진 거주 모듈이라는 두 가지 요소로 구성될 것이다.[120]2018년 4월 현재, DST는 여전히 연구해야 할 개념이며, NASA는 매년 미국 연방정부 예산 주기에서 이 프로젝트를 공식적으로 제안하지 않고 있다.[121][122]

DST 차량은 새로운 화성 임무에 서비스되고 재사용되기 위해 루나 게이트웨이를 출발하고 돌아올 것이다.[118][123][124]

국가 및 우주국의 현재 의도

아티스트가 계획된 오리온/DSH/크리제닉 추진 모듈 조립체 렌더링

많은 나라들과 단체들은 화성에 인간을 보내려는 장기적 의도를 가지고 있다.

  • 미국은 현재 화성을 탐사하는 여러 로봇 임무를 가지고 있으며, 앞으로 샘플 반품이 계획되어 있다.오리온 다목적 승무원 차량(MPCV)은 진수/분쇄 승무원 수송 차량 역할을 하기 위한 것으로, 딥 스페이스 해비타트 모듈이 16개월간의 여정을 위한 추가 생활 공간을 제공한다.2030년대는 우주비행사를 화성으로 보내는 것, 화성 궤도를 도는 것, 지구로 귀환시키는 것을 포함하는 최초의 승무원 화성 미션이 제안되었다.[2][125][126][127]화성에 대한 미국 정부 임무를 위한 기술 개발이 진행 중이지만, 명시된 목표인 2030년대 중반까지 화성에 인간이 착륙하면서 개념 프로젝트를 완성하기 위한 충분한 자금 지원을 받지 못하고 있다.[128]NASA는 2033년까지 화성에 인간을 착륙시키라는 대통령 명령을 받고 있으며 NASA가 지원하는 기술자들은 가압된 화성 토양에서 벽돌을 생산하여 그곳에 잠재적인 인간 서식지를 건설하는 방법을 연구하고 있다.[129]
  • ESA는 인간을 보내는 장기적인 목표를 가지고 있지만 아직 승무원이 탑승한 우주선을 만들지 않았다.2016년 엑소마스 등 로봇 탐사선을 보냈으며 2022년 차기 탐사선을 보낼 계획이다.
  • 러시아는 2040-2045년에 인간을 보낼 계획이다.[130]

기술 혁신 및 장애물

화성 기지에서 자라는 식물 묘사.NASA는 우주 음식을 위한 식물을 기를 계획이다.[131]
NASA는 로봇이 인간의 표면 임무를 위해 지하 기지를 준비할 것이라고 말했다.[105]

화성으로 가는 인간 우주 비행을 위해서는 상당한 기술적 장애물이 극복되어야 한다.

얇고 얕은 화성의 대기권 진입은 재진입에 상당한 어려움을 겪을 것이다; 대기의 밀도가 훨씬 높은 지구와 비교하면, 어떤 우주선도 지표면까지 매우 빠르게 하강할 것이고 속도를 줄여야 한다.[132]열 차폐를 사용해야 한다.[133]NASA는 화성 대기권 진입에 대한 새로운 접근법을 개발하기 위해 레트로프루션 감속 기술에 대한 연구를 수행하고 있다.추진 기법의 핵심 문제는 초음속 레트로프전 단계인 진입 및 감속 중 하강 차량의 유체 흐름 문제와 자세 제어에 있다.[134]

화성으로의 귀환 임무는 승무원을 수면 위로 끌어올리기 위해 로켓을 착륙시켜야 할 것이다.발사 요건은 이 로켓이 지구 대 궤도 로켓보다 훨씬 작다는 것을 의미한다.화성 대 오르빗 발사도 한 단계에서 달성할 수 있다.그럼에도 불구하고, 화성에 상승 로켓을 착륙시키는 것은 어려울 것이다.대형 로켓의 재진입은 어려울 것이다.[citation needed]

2014년 NASA는 화성 에코포피스 테스트베드를 제안했다.[135]

정맥액

필요한 의약품 중 하나는 정맥주액의 상당량인데, 이것은 주로 물이지만, 인간의 혈류로 직접 첨가될 수 있도록 다른 물질을 함유하고 있다.만약 그것이 기존 물에서 즉석에서 만들어질 수 있다면, 이것은 질량 요건을 줄일 것이다.이 기능의 프로토타입은 2010년 국제우주정거장에서 시험되었다.[136]

고급 저항 운동 장치

장기간 활동하지 않는 사람은 체력과 근육, 뼈의 질량을 잃는다.우주 비행 조건은 우주 비행사들에게 뼈의 미네랄 밀도를 감소시켜 골절 위험을 증가시키는 것으로 알려져 있다.마지막 수학적 모델들은 우주 비행사의 33%가 화성으로 가는 인간의 임무 동안 골다공증에 걸릴 위험에 처할 것이라고 예측한다.[30]우주선에는 ARED와 유사한 저항성 운동 기구가 필요할 것이다.

호흡 가스

인간이 순수한 산소를 호흡할 수 있는 반면, 보통 질소와 같은 가스가 호흡 혼합물에 포함된다.한 가지 가능성은 화성의 대기에서 질소아르곤자리하게 하는 것이지만, 그것들은 서로 분리하기 어렵다.[137]그 결과 화성 서식지는 아르곤 40%, 질소 40%, 산소 20%를 사용할 수 있다.[137]

이산화탄소를 호흡 공기에 노출시키지 않기 위한 아이디어는 재사용 가능한 아민비드 이산화탄소 스크러버를 사용하는 것이다.[138]이산화탄소 스크러버 한 대가 우주비행사의 공기를 여과하는 동안, 다른 한 대는 화성의 대기로 방출된다.[138]

전구 임무

어떤 미션들은 그들 나름대로 "화성로의 미션"으로 여겨질 수도 있고, 아니면 좀 더 심층적인 프로그램의 한 단계일 수도 있다.이것의 한 예는 화성의 달, 즉 비행에 의한 미션이다.

데이모스 또는 포보스의 임무

많은 화성 임무 개념들은 화성의 달들에 대한 선행 임무를 제안한다. 예를 들어, 화성 달 포보스로의[139] 샘플 귀환 임무는 화성이 아니라 궁극적인 화성 표면 임무로 가는 편리한 디딤돌이다.록히드 마틴은 "붉은 바위 프로젝트"라고 불리는 "화성으로 가는 돌" 프로젝트의 일환으로 데이모스에서 로봇으로 화성을 탐사할 것을 제안했다.[58][140][141]

포보스나 데이모스의 수자원으로부터 생산된 연료의 사용도 제안되었다.

화성 샘플 귀환 임무

화성의 대기 샘플을 수집하는 SCM 아티스트 컨셉
샘플 리턴 미션 개념

나사 없는 화성 표본 귀환 임무(MSR)는 때로 화성 표면으로의 승무원 임무의 전조로 여겨져 왔다.[142]2008년, ESA는 샘플 반환을 "필수적"이라고 불렀고, 로봇과 인간 화성 임무 사이의 간격을 메울 수 있다고 말했다.[142]화성 샘플 반환 미션의 예는 화성 조사를 위한 샘플 수집이다.[143]화성 샘플 리턴은 2013-2022년 행성 퇴폐 조사: 행성 과학의 미래에서 NASA에 제안된 가장 우선순위가 높은 플래그십 미션이었다.[144]그러나 그러한 임무는 복잡성과 비용에 의해 방해받아 왔으며, 한 건의 ESA 제안은 5개 이상의 서로 다른 나사 없는 우주선을 포함하고 있다.[145]

샘플 반환 계획은 아무리 멀리 떨어져 있어도 전염성 물질이 지구로 보내질 수 있다는 우려를 제기한다.[145]어쨌든, 외계 샘플 반환에 대한 기본적인 지침은 샘플의 출처에 따라 마련되었다(예: 소행성, 달, 화성 표면 등).[146]

21세기 초, NASA는 화성탐사를 위한 네 가지 잠재적인 경로를 만들었는데,[147] 그 중 세 가지는 화성탐사선 샘플 반환을 인간 착륙의 전제조건으로 포함시켰다.[147]

현재 탐사선 페르세반스는 화성에서 온 암석 샘플을 픽업하고 봉인할 수 있는 장치를 갖추고 있으며, 나중에 다른 임무에 의해 반환될 수 있다.2020 화성 임무의 일부인 인내심이 2020년 7월 30일 (11:50 UTC) 아틀라스 V 로켓 에서 발사되었다.[148]탐사선이 화성에 착륙했다는 확인은 2021년 2월 18일 UTC 20:55에 접수되었다.[149]

승무원 궤도 미션

2004년부터 NASA 과학자들은 궤도에 있는 인간 우주 비행사들로부터 원격으로 화성을 탐사할 것을 제안했다.[150][151]

제안된 "실시간 로보틱 오퍼레이션을 이용한 인간탐사" 임무도 비슷한 생각이었다.[152][153]

참고 항목

참조

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외부 링크