먼지 폭풍과 Jezero Pit: 2022년 1월 9일 NASA의 화성 정찰 궤도에 있는 Mars Color Imager 기기에서 수집된 이미지는 Ingenuity Mars Helicopter(흰색 원)의 위치를 ​​흐리게 하는 지역 먼지 폭풍을 보여주는 이 보기를 만들기 위해 수집되었습니다. 출처: NASA / JPL-Caltech / MSSS

19번 항공편 나사늦어도 2022년 1월 23일 일요일까지 생성될 예정입니다.

대기 화성 지구보다 밀도가 훨씬 낮습니다. 그러나 화성의 기후는 계절, 변화하는 바람, 얼음 구름, 먼지 폭풍 등 지구와 많은 유사점을 공유합니다. 지구와 마찬가지로 기상 현상을 예측하는 것은 항상 불확실한 작업입니다. 19편을 준비하는 동안 우리는 예상치 못한 화성의 날씨가 여기 지구에서 친숙하고 불행한 시나리오인 비행 지연으로 이어질 수 있음을 발견했습니다. 다행히 Ingenuity는 승객을 태우지 않고 모든 수하물을 “운반”하므로 결과는 더 나은 날씨를 기다리는 것 이상입니다.

지금까지 18번의 비행이 완료되어 일기 예보는 이제 화성 비행 계획의 필수적인 부분입니다. 2021년 4월 19일 첫 비행 이후, Jezero Crater는 봄과 여름을 거쳐 전진했습니다. 이제 2월 24일부터 시작되는 여름의 끝자락과 가을의 시작을 맞이하고 있습니다. 그리고 계절이 변화함에 따라 우리가 비행하는 방식을 조정해야 하는 낮은 공기 밀도를 포함하여 새로운 문제가 발생합니다.

기상 예보자로서 우리의 임무는 항공 요구 사항에 대한 현재 기상 조건의 평가를 제공하는 것입니다. 허용 가능하고 안전한 비행을 위한 이러한 요구 사항은 무엇입니까? 유리한 조건은 공기 밀도와 풍속의 두 가지 주요 속성에 따라 다릅니다. 화성의 날씨를 도는 수많은 기상 관측소나 위성의 이점은 지구에서처럼 우리가 가지고 있지 않지만, 비행에 적합한 조건인지 판단하기 위해 사용할 수 있는 여러 도구가 있습니다. 가장 유용한 예측 리소스는 화성 환경 역학 분석가 (MEDA) – Perseverance 로버에서 작동하는 기상 관측소. 이 강력한 도구 세트를 사용하여 공기 밀도를 계산하고, 하루 종일 바람을 측정하고, 향후 여행을 준비할 때 계절에 따른 변화를 추적할 수 있습니다. 화성 정찰 궤도선(MRO)의 Mars Color Imager(MARCI)와 Mars Climate Sounder(MCS)는 대기 상태에 대한 매일 업데이트를 제공하므로 외부 활동을 이해하는 데 유용합니다. 미래의 날씨에 영향을 미칠 수 있는 제로 분화구.

화성이 가을로 넘어가면서 전 세계적으로 대기의 먼지 양이 증가할 것으로 예상합니다. 수준은 겨울 시즌(올해의 이 시기를 ‘먼지 시즌’이라고 함) 동안 높은 수준을 유지합니다. 먼지는 화성의 기후에서 중요한 역할을 하며, 그 특성화는 Creativity와 같은 태양열 동력 표면 기원에 특히 중요합니다. 대기 먼지는 비행에 필요한 배터리를 충전하는 Ingenuity의 태양 전지판에 도달하는 햇빛의 양을 줄여줍니다. 게다가 대기 중의 먼지는 햇빛에 의해 가열되어 주변 대기를 따뜻하게 하여 창의성이 날라야 하는 이미 저밀도의 공기를 감소시킨다. 운영 팀 구성원은 다가오는 먼지 시즌과 이러한 변화하는 환경의 영향에 어떻게 대응할 것인지 적극적으로 논의하고 있습니다.

새해 첫날, 우리가 19편을 식별한 것처럼 Jezero 분화구를 둘러싸는 강력한 지역 먼지 폭풍이 나타났습니다. 이 폭풍의 존재는 전통적으로 먼지 시즌이 시작되기 훨씬 이전에 매우 일찍 나타났습니다! 사실, 우리는 1년 전 화성만큼 일찍이 이렇게 강한 폭풍을 본 적이 없습니다. Perseverance는 먼지 폭풍이 다가오고 있다는 첫 징후를 발견했으며 Jezero 분화구 내 먼지 양력 증가를 기록했습니다. 궤도에서, MRO 나는 남반구에서 북반구로 – 아마도 Jezero Crater로 확장될 조짐을 보인 이 지역 먼지 폭풍의 성장 이미지를 찍었습니다. 우리 일기예보팀은 여행을 계속할지 말지를 결정해야 했습니다. MEDA 및 궤도 자산에서 분석한 데이터는 몇 시간에서 며칠로 지연될 수 있으므로 며칠 후 Flight 19에 대한 예측을 해야 했습니다. 수평선에 큰 불확실성이 있음이 분명했습니다. 기상팀은 크리에이티브 팀이 결국 채택한 19편의 연기를 권장했습니다(19편은 원래 2022년 1월 5일, 또는 31일의 인내 미션 예정).

창의성의 기초는 올바른 결정으로 판명되었습니다. 비행 지연 후 며칠 동안 먼지 폭풍은 Jezero 분화구 위로 이동했으며 MEDA 데이터와 궤도에서 모두 그 영향을 명확하게 볼 수 있었습니다(그림 1). 가장 주목할 만한 것은 공기 밀도의 급격한 하락으로 먼지 폭풍 전에 관찰된 것보다 편향이 약 7% 감소했습니다. 이 현저한 감소는 밀도를 안전한 비행을 위한 임계값 아래로 낮추고 우주선에 과도한 위험을 전달했을 것입니다. 우리는 또한 Ingenuity 태양 전지판에 의해 흡수된 햇빛의 양에 대한 먼지의 영향을 관찰했는데, 이는 정상적인 “맑은 하늘” 수준보다 훨씬 아래로 약 18% 감소했습니다.

먼지 폭풍이 그쳤고 이제 1월 23일 일요일까지는 창의력을 발휘하여 비행할 수 있을 것 같습니다. 먼지 폭풍과 계획에 미치는 영향은 전체 팀에게 중요한 학습 경험입니다. 미래의 사건은 먼지가 많은 계절의 후반부에 예상되며 가장 최근에 관찰된 2018년, 2007년 및 2001년과 같은 세계적 규모의 폭풍으로 발전할 가능성이 높습니다. 우리는 가까운 미래를 위해 창의성을 안전하게 비행하기 위한 노력을 계속할 것입니다.

Jonathan Pabst와 Michael Mishna 작성(NASA 기상/환경 독창성 팀제트 추진 연구실).