화성 기후 궤도선(火星氣候軌道船, 영어: Mars Climate Orbiter, MCO)은 미국 항공 우주국(NASA)이 화성의 기후와 대기를 연구하기 위해 1998년에 발사한 무인 궤도선이다. 이 궤도선은 1999년 화성 궤도 진입 과정에서 항법 오류로 인해 파괴되어 임무에 실패했다. 특히, 이 실패는 서로 다른 측정 단위를 사용한 소프트웨어 간의 통신 오류로 인해 발생한 것으로 유명하다.
임무 목표 화성 기후 궤도선은 화성의 대기, 기후 변화, 그리고 표면 변화를 한 화성년(약 687 지구일) 동안 관측하고 연구하는 것을 목표로 했다. 주요 연구 대상은 화성 대기 중의 물, 먼지, 이산화탄소 순환 등이었다. 궤도선은 다음과 같은 질문에 답하고자 했다.
- 화성 대기 중 물의 역할은 무엇인가?
- 화성의 대기 에너지와 물 순환은 어떻게 작용하는가?
- 화성 표면의 물과 먼지는 어떻게 분포하며, 계절에 따라 어떻게 변하는가?
발사 및 임무 실패 화성 기후 궤도선은 1998년 12월 11일, 미국 플로리다주 케이프 커내버럴 공군 기지에서 델타 II 로켓에 실려 성공적으로 발사되었다. 약 9개월간의 비행 끝에 1999년 9월 23일 화성 궤도에 진입할 예정이었다.
그러나 궤도 진입을 위한 엔진 분사 후 궤도선과의 통신이 두절되었다. 이후 조사 결과, 궤도선은 예정된 고도(약 110km)보다 훨씬 낮은 고도(약 57km)로 화성 대기에 진입하여 대기 마찰열에 의해 파괴된 것으로 밝혀졌다.
이 치명적인 오류는 궤도선 제작사(록히드 마틴)에서 추진력 데이터를 임페리얼 단위(파운드-초)로 제공했는데, NASA 제트 추진 연구소(JPL)의 항법 팀에서는 이를 미터법 단위(뉴턴-초)로 해석하여 사용했기 때문에 발생했다. 이로 인해 누적된 항법 오차가 궤도선의 경로를 변경시켰던 것이다.
영향 및 교훈 화성 기후 궤도선의 실패는 약 1억 2,500만 달러의 손실을 가져왔으며, 우주 임무 설계 및 수행에 있어 단위 일관성과 팀 간의 명확한 의사소통의 중요성을 강조하는 역사적인 사례로 남았다. 이 사건 이후 NASA는 모든 임무에서 표준화된 단위와 엄격한 검토 절차를 적용하게 되었다. 이는 과학 및 공학 분야에서 단위 시스템의 정확한 사용과 명확한 의사소통이 얼마나 중요한지를 보여주는 대표적인 사례로 회자된다.