ESA·NASA, 에어버스 화성 샘플 귀환용 지구 귀환 오비터 설계 승인

6월 15일, 에어버스(Airbus, 프랑스 툴루즈)가 지구 귀환 오비터(Earth Return Orbiter, ERO) 위성 임무가 유럽우주국(ESA)과 NASA 참여 하에 예비 설계 검토(PDR)를 통과했다고 보고했다. ERO는 2021년 2월 성공적인 퍼서비어런스(Perseverance) 로버 발사와 샘플 회수 랜더 임무에 이은 다음 단계로, 화성 샘플을 지구로 가져오는 첫 임무다. 에어버스에 따르면 ERO 구조 대부분이 복합소재, 주로 '알루미늄 허니콤 샌드위치와 탄소섬유 스킨'을 사용할 예정이며, 라디에이터 패널, 히트 파이프, 최고 기계적 힘을 견뎌야 하는 부품은 예외다.

기술 사양 검증 완료, 8개국 공급망 구축

기술 사양과 설계가 검증됨에 따라 8개 유럽 국가 공급업체들이 거의 모든 구성품과 서브 어셈블리에 참여한다. 장비와 서브시스템 개발 및 테스트를 이제 시작해 일정대로 임무 진행을 보장할 수 있다.

안드레아스 해머(Andreas Hammer) 에어버스 우주 탐사 부문장은 "이 PDR이 1년 미만의 기록적 시간에 관리되고 종결됐다. 임무 복잡성을 고려하면 놀라운 성과다. ERO 팀 전체가 공급업체와 기관을 포함해 정말 하나로 뭉쳤고, 2025년 납품 목표를 향해 순항 중이다. 주계약자 선정 후 불과 5년 반 만이다"라고 말했다.

다음 이정표: 중요 설계 검토

ERO의 다음 이정표는 중요 설계 검토(CDR)로, 2년 후 진행되며 이후 생산과 조립이 시작돼 2025년 완전한 우주선 납품을 확보한다. 2026년 아리안 64 발사체로 발사 후, 위성은 5년간 화성 임무를 수행하며 표면 임무(퍼서비어런스 및 샘플 페치 로버(SFR), 에어버스 설계·제작)와 통신 중계, 궤도 샘플과의 랑데부, 안전한 지구 귀환을 수행한다.

7톤, 7미터 높이 ERO 우주선은 144제곱미터 태양광 패널(스팬 40미터 이상)을 장착했는데, 에어버스는 이것이 지금까지 제작된 최대 규모라고 주장한다. 질량 효율적 하이브리드 추진 시스템(순항 및 스파이럴 다운 단계 전기 추진, 화성 궤도 진입 화학 추진)을 사용한다. 도착 시 NASA 퍼서비어런스 로버와 샘플 회수 랜더(SRL) 임무에 통신 커버리지 제공, 화성 샘플 귀환 캠페인의 두 필수 요소다.

샘플 캡처 및 귀환 시나리오

임무 후반부에서 ERO는 샘플 페치 로버(SFR)가 수집한 샘플 튜브를 담은 농구공 크기 오비팅 샘플(OS)을 감지, 랑데부, 캡처해야 한다. 캡처 후 OS는 2차 격납 시스템에서 생물학적 밀봉 후 지구 진입체(EEV)라는 3차 격납 시스템에 배치되어 샘플이 지구 표면에 온전하게 도달하도록 보장한다.

다시 1년 걸려 지구로 귀환, EEV를 사전 정의된 착륙 지점으로 정밀 궤도에 투입한 후 자체적으로 태양 주위 안정 궤도에 진입한다.

에어버스는 ERO 임무 전반적 책임을 지며, 프랑스 툴루즈에서 우주선 개발, 영국 스티븐에이지에서 임무 분석 수행. 항공우주 제조사 탈레스 알레니아 스페이스(Thales Alenia Space, 프랑스 칸)도 중요 역할 수행: 우주선 조립, 통신 시스템 개발, 이탈리아 토리노 공장에서 궤도 진입 모듈 제공. 기타 공급업체는 독일, 프랑스, 영국, 이탈리아, 스페인, 노르웨이, 덴마크, 네덜란드 출신.

에어버스는 ERO의 기록적 개발·설계가 이미 성숙하고 검증된 기술을 기반으로 구축하기로 결정했기에 가능했다고 밝혔다. 검증된 에어버스 기술에는 풀 전기 통신 위성의 스테이션 키핑과 궤도상 운용을 통해 축적된 수십 년 플라즈마(전기) 추진 경험, 대형 태양광 패널 전문성(통신 및 탐사 임무, 주스(JUICE) 포함, ERO 전까지 행성 간 임무 최대 태양광 패널), 베피콜롬보(BepiColombo) 같은 복잡한 행성 임무 경험이 포함된다. 2018년 발사.

에어버스는 비전 기반 항법 기술 리드(리무브데브리스, 자동 공중급유), 자율 항법 전문성(로잘린드 프랭클린 및 SFR), 수십 년간 구축한 랑데부·도킹 전문성(성공적 ATV(자동 이송체) 및 최근 JUICE 개발, 유럽 최초 목성 임무)도 활용할 예정이다.