LCROSS

위키백과, 우리 모두의 백과사전.
이동: 둘러보기, 검색

LCROSS미국 항공우주국에 의해 제작된 무인 달 탐사선이다. 이 임무는 달의 극지방에서 감지되는 수소의 성질을 결정하는 저비용의 수단으로 생각되었다. LCROSS의 주 임무 목표는 달의 극지방 부근에서 영구적으로 그림자가 드리워진 분화구에서 얼음의 존재를 탐구하는 것이다. 이는 달의 남쪽에 위치하는 카베우스 분화구에서 물의 발견으로 성공적이었다. LCROSS는 미국에서 첫 번째로 10년 이상의 달 임무인 LPRP(Lunar Precursor Robotic Program)의 일부분으로서 2009년 6월 18일에 LRO와 함께 시작되었다. LCROSS는 달의 남극 부근에 있는 카베우스 분화구에 충돌한, 발사체의 이미 쓴 Centaur의 상단에 의한 충돌과 잔해 기둥으로부터 데이터를 모으고 전달하도록 설계되었다. Centaur는 2,305kg의 충격질량과 약 9,000km/h의 충격속도를 가졌고 TNT의 약 2 톤의 폭발에 해당되는 운동에너지를 방출했다. LCROSS는 8월 22일에 고장이 났고, 연료가 반으로 대폭 감소하였으며 매우 약간의 여분 연료만 남았다. Centaur는 2009년 10월 9일 세계시로 11시 31분, 성공적으로 충돌하였다. Shepherding 우주선은 Centaur의 분출된 기둥을 통과해 내려갔고, 데이터를 모으고 전달하였으며, 세계시로 11시 37분인 6분 후에 충돌하였다. 지구에서 육안이나 망원경에 의해서는 이 충돌과 먼지구름을 볼 수 없었다.

임무[편집]

LCROSS는 빨리 달성하는, 저비용인, LRO의 동료 임무이다. LCROSS 탑재장비는 NASA가 LRO를 델타2로부터 커다란 발사체로 이동시킨 이후 추가되었다. 이것은 19개의 다른 제안서로부터 선택되었다.

LCROSS는 LRO와 함께 2009년 6월 18일 세계시 21시 32분에 플로리다의 케이프 커내버럴에서 아틀라스V 로켓에 탑재되어 출발했다. 출발한지 4일 하고 반나절 후인 6월 23일에 LCROSS와 이것의 첨부된 Centaur 부스터로켓은 달의 스윙바이를 성공적으로 마쳤고, 37일간 지구의 극궤도에 들어갔으며, 달의 극에 충돌하기 위해 자세를 취했다.

2009년 8월 22일 이른 아침, LCROSS 지상 컨트롤러가 감지기 문제에 의한 이상을 발견했고, 이것은 우주선이 그 당시 남아있던 연료의 반 이상인 140kg을 태우는 것을 야기했다.

2009년 10월 9일에 대략 3번의 궤도운동 이후, 달의 충돌이 세계시 11시 31분에 달을 향해 충돌한 Centaur와 함께 발생하였고, Shepherding 우주선이 몇 분 후에 그 뒤를 따랐다. 임무팀은 카베우스A가 LCROSS의 이중 충돌의 목표지라고 발표했지만, 후에 주 카베우스 분화구로 목표지를 변경하였다.

달을 향한 마지막 접근에서 Shepherding 우주선과 Centaur는 2009년 10월 9일 세계시 1시 50분에 분리되었다. Centaur의 상단부분은 달 표면 위에 피어오른 잔해 기둥을 형성하기 위한 무거운 충돌체 역할을 했다. Centaur 상단의 충돌이 일어난지 4분 이후, Shepherding 우주선이 잔해 기둥을 통과하여 날아왔고, 모으고 전달한 데이터를 두 번째 잔해 기둥을 형성하러 달의 표면에 충돌하기 전에 지구에 보냈다. 충돌 속도는 9,000 km/h나 2.5 km/s로 추정되었다.

Centaur 충돌은 달의 광물을 350톤 이상 출토하고 깊이 약 4m, 직경 약 20m 정도의 크레이터를 형성할 것으로 기대되었다. Shepherding 충돌은 150톤 정도 출토하고 깊이 2m, 직경 14m 정도의 크레이터를 형성할 것으로 보았다. Centaur 잔해 기둥에서의 대부분의 물질은 고도 10km 아래에 남아있을 것으로 예측하였다.

결과적인 충돌 기둥의 분광분석은 영구적으로 그늘지어있는 지역에 얼음이 존재할 수 있다는 것을 암시했던 Clementine과 Lunar Prospector 임무로부터의 발견을 확인하는데 도움이 될 것으로 기대한다. 임무 과학자들은 Centaur 충돌 기둥이 구경이 25~30cm인 아마추어급의 망원경을 통해서도 보일 것이라고 예상했다. 하지만 이러한 아마추어 망원경에는 기둥이 관측되지 않았다. 심지어 헤일 망원경과 같은 세계 상급의 망원경에서조차 기둥이 감지되지 않았다. 기둥은 발생하였지만 규모가 작아서 지구에서 관측되지 않았다. 두 충돌은 또한 지구 기반 관측과 허블 우주 망원경과 같은 궤도에서의 관측으로부터 모니터되었다.

LCROSS가 물을 발견 하는지에 대한 여부는 미국 정부가 달 기지를 만드는 것을 추구할 것인가 아닌가에 영향을 미치는 것으로 진술했다. 2009년 11월 13일, NASA는 Centaur가 크레이터에 충돌한 이후에 물이 감지되는 것을 확인하였다.

우주선[편집]

LCROSS 임무는 Centaur의 상단 로켓에 LRO를 연결하는 데에 사용된 Evolved Expendable Launch Vehicle (EELV) Secondary Payload Adapter (ESPA) 고리의 능력을 이용했다. ESPA의 바깥쪽은 탐사선의 과학 탑재체를 갖고, 시스템, 의사소통 장비, 배터리, 태양전지판에 명령을 내리고 통솔하는 여섯 개의 패널이다. 한 작은 단일추진제 추진 시스템(monopropellant propulsion system)은 고리의 안쪽에서 시작되었다. 또한 2개의 S-밴드 전방향성 안테나와 2개의 중이득 안테나가 부착되어 있다. 임무의 엄격한 일정, 질량, 예산제약은 NASA, ARC, 노스롭그루몬으로부터 기술팀에게 어려운 도전을 제기했다. 그들의 창조적인 생각은 ESPA 고리와 다른 탐사선 부품의 획기적인 소싱의 독특한 사용을 이끌었다. 대개 ESPA 고리는 여섯 개의 작은, 배치할 수 있는 인공위성을 지닌 플랫폼으로써 사용된다.; LCROSS에서 이것은 위성의 척추가 된다.

LCROSS는 NASA의 ARC에 의해 운영되고 노스톱그루몬에 의해 만들어졌다. LCROSS 예비차원의 설계 검토는 2006년 9월 8일 완성되었다. LCROSS 임무는 임무 확인 검토는 2007년 2월 2일, 주요 설계 검토는 2007년 2월 22일 통과했다. 조립과 에임즈 테스트 후에 Ecliptic Enterprises Corporation에 의해 제공된 기기들은 탑재하고, 노스톱그루몬으로 2008년 1월 14일 탐사선과 통합하기 위해 수송됐다. LCROSS는 2009년 2월 12일에 검토를 통과했다.

장비[편집]

NASA의 ARC에 의해 제공된, LCROSS 과학 장비 탑재체는 가시광선 카메라 1개, 근적외선 카메라 2개, 중적외선 카메라 2개, 가시광선 분광기 1개, 근적외선 분광기 2개, 광도계 1개 이렇게 총 아홉 개의 장비로 구성된다. DHU(데이터 처리 유닛)는 지상의 LCROSS 우주 비행 관제 센터로 송신하기 위해 각 장비로부터 정보를 모았다. 일정과 예산이 제한적이었기 때문에 LCROSS는 기복이 심한, 상업적으로 이용 가능한 부품을 사용했다. 각각의 장비는 출발과 비행 상태를 시뮬레이션 하는 철저한 검토 주기를 거쳤고, 제조업체에게 자신의 설계를 수정하도록 허용된 시점에 우주에서 사용하기 위해 설계의 약점과 필요한 수정되어야 할 점을 확인했다.

결과[편집]

이 충격은 예상된 만큼 시각적으로 우세하지는 않다. 프로젝트의 담당자인 Dan Andrews는 이것이 충돌 이전의 과장된 기둥의 돌출 시뮬레이션으로부터 기인했다고 믿는다. 가시영역 대 스펙트럼 이미지 안에서 기둥을 보기 어렵게 만드는 데이터 대역폭 문제 때문에 노출은 짧게 유지되었다. 이 결과는 선명도를 증가시키기 위한 과정이 필요하다. 적외선 카메라는 추진 로켓의 열적인 흔적 또한 발견하였다.

물의 존재[편집]

2009년 11월 13일에 NASA는 LCROSS Centaur 충돌에 의해 만들어진 큰 각도의 수증기 기둥과 분출물 커튼 모두에 물이 존재한다고 보여주는 증거인 다수의 선들을 발표했다. 2009년 11월에 물의 농도와 분포 그리고 다른 물질들은 더 많은 분석을 필요로 했다. 추가적인 확인은 태양광선으로 인한 물의 쪼개짐으로부터 생성되는 수산기 부분의 결과로 보여지는 자외선 스펙트럼의 방출선 으로부터 왔다. 스펙트럼의 분석은 얼어붙은 레골리스 안에서 물의 농도의 적정한 수치는 1% 이상임을 보여주었다. 다른 임무로부터의 증거는 상대적으로 순수한 얼음의 두꺼운 퇴적물이 다른 크레이터에서 스스로 나타냄으로써 이것은 비교적 건조한 장소였을지도 모른다고 보여주었다. 후의 더 최종적인 분석은 물의 농도가 "5.6 ± 2.9% 질량“으로 보였다.