스페이스 클럽 ESA의 헤라 임무는 팰컨 9 준비 태세를 앞두고 발사를 향해 진행 중이다.

[발사총책임자]

큐브샛(CubeSats), 유벤타스(Juventas), 밀라니(Milani)와 함께 헤라(Hera) 우주선을 그린 아티스트의 모습. 그래픽: ESA

유럽우주국(European Space Agency)은 NASA의 2022년 DART(Double Asteroid Redirection Test) 임무를 보완하는 첫 번째 행성 방어 임무를 시작하려고 합니다. 이 임무의 목표는 잠재적으로 파괴적인 소행성 충돌로부터 지구를 보호할 수 있는 방법을 이해하는 것입니다.

목요일에는 헤라 우주선과 큐브샛 2대가 10월 7일 월요일로 예정된 발사에 앞서 스페이스X 팰컨 9 로켓의 페어링 내부에 캡슐화될 예정이다. 그 순간은 쌍성 소행성계인 디디모스(Didymos)와 그 위성인 디모르포스(Dimorphos)로 향하는 약 2년간의 여정이 시작됩니다.

2022년 DART가 디모르포스와 충돌했을 때 남긴 영향을 연구하는 임무가 진행 중이며, 원래 11시간 55분이었던 디디모스 주위 궤도를 32분 단축하는 것입니다. 헤라 미션에 참가한 3대의 우주선은 2026년에 목표에 도착하여 DART가 남긴 분화구를 관측하고 기타 데이터를 수집하는 6개월간의 임무를 시작할 예정입니다.

거의 불가능할 뻔했던 임무

소행성에 대한 쌍둥이 위성 임무라는 개념은 원래 "돈키호테(Don Quijote)"라고 불리는 사업으로 제시되었으며 전적으로 ESA 내에서 이루어졌을 것입니다. 헤라의 프로젝트 매니저인 이안 카넬리(Ian Carnelli)는 2000년대 초반만 해도 이 콘셉트는 사업 자금이 필요한 정치 지도자들에게 설득하기 어려운 것이었다고 말했다.

"의사 결정권자에게 제품을 판매하기가 매우 어려웠습니다. 과학도 아니고, 순수한 기술도 아니고, 인간 탐사도 아니고, 로봇 탐사도 아닌 임무였다. 따라서 그것은 시행 중인 계획 중 어느 것과도 완전히 벗어났습니다"라고 Carnelli는 말했습니다. "행성 방어는 존재하지 않았습니다. 그 기관에는 행성 방어 프로그램이 존재하지 않았고, 당신이 그 임무를 설명하고 결정하는 사람들에게 팔려고 할 때, 대부분의 경우 그들은 웃곤 했습니다."

2011년 루마니아 부쿠레슈티에서 열린 행성 방어 회의에서 카넬리와 그의 과학자들, 그리고 NASA의 응용물리학연구소(APL) 사이에 쌍성 소행성을 방문하는 아이디어에 대한 진지한 토론이 시작되었다. 이러한 대화를 통해 NASA의 DART와 ESA의 소행성 충돌 임무(AIM)로 구성된 소행성 충돌 및 편향 평가(AIDA)가 도출되었습니다.

이 임무 설계에 따라 AIM은 DART보다 먼저 디디모스와 디모르포스에 도착하여 충격과 그 여파를 목격하게 됩니다. Carnelli는 NASA가 DART에 일부 자금을 제공한 후 유럽 회원국으로부터 재정적 지원을 받을 전망에 대해 낙관적이라고 말했습니다. 그러나 2016년 ESA 회원국 회의에서 유럽 우주 장관들은 다른 프로젝트에 자금을 투입하기로 결정했다.

NASA의 DART 우주선에 장착된 장거리 항법 카메라는 소행성 디모르포스가 충돌하기 직전에 이 모습을 포착했습니다. 출처: NASA/JHUAPL

"장관들과 동료들, 그리고 모든 사람들은 우리가 자금을 받을 것이라고 절대적으로 확신했습니다. 그리고 제 희망은 정말로 자라나기 시작했습니다. 그 지점까지 오기까지 많은 노력이 필요했고, 심지어 자금 조달을 위한 논의를 위해 테이블에 앉기까지 많은 노력이 필요했습니다. 완전히 새로웠고 매우 감동적인 경험이었다"고 카넬리는 말했다. "그리고 24시간 만에 그 꿈은 완전히 무너졌습니다."

그와 그의 팀은 임무 비용을 줄이거나 자금 조달에 더 적합하도록 임무를 단순화하기 위해 수많은 대안을 시도했습니다. 거의 포기할 뻔한 후, 카넬리는 임무의 수석 연구원인 패트릭 미셸 박사가 그가 계속 나아갈 수 있도록 격려의 말을 해줬다고 말했다.

"[그는] '이봐요, 우린 정말 가까워요. 이제 우리는 포기할 수 없습니다.' 그리고 그는 제게 다시 한 번 시도해볼 수 있는 작은 힘을 주었고, 그래서 저는 독일 우주국의 독일 대표들에게 연락하여 '우리가 아직 뭔가를 할 수 있을 것 같습니다.'라고 말했습니다"라고 Carnelli는 회상했습니다. "DART는 앞으로 나아가고 있습니다. NASA가 실제로 DART를 승인하는지 몇 달 더 지켜봅시다."

이 투구로 팀은 약 400만 유로를 받았고, 이를 통해 "연기를 내뿜으며 달리면서" 앞으로 나아갈 수 있었습니다. 그러나 그것은 NASA가 DART를 승인하는 시점을 통과하고 2019년 장관급 회의에서 요구한 것보다 훨씬 더 많은 것을 얻기에 충분했습니다.

"2019년에 우리는 산업 비용을 충당하기 위해 1억 6천만 유로를 요청했는데 1억 8천만 유로 이상을 받았습니다. 그래서 우리는 우리가 요구한 것보다 더 많은 돈을 가지고 있었고, 이는 우리에게 큰 위안이 되었습니다"라고 Carnelli는 말했습니다. "우리가 더 편안하게 일하고 모든 계약을 체결할 수 있게 해주었습니다. 제 생각에 이 이야기의 또 다른 긍정적인 측면은 그 무렵에는 모든 과학적 탑재체가 매우 잘 정의되어 있었다는 것입니다. 그래서 2019년에 계약을 체결했을 때 모든 것이 매우 명확했습니다."

이듬해 코로나19 팬데믹으로 인한 도전은 노동 인구뿐만 아니라 공급망에도 새로운 도전의 물결을 일으켰습니다.

"생산이 중단되었고 부품은 기본적으로 도난당한 것이 아니라 많은 사람들이 훨씬 더 빨리 구매했으며 재고는 고갈되고 있었습니다. 그리고 커넥터나 하네스, 때로는 브래킷과 같은 어리석은 것들, 즉 매우 간단한 것들은 더 이상 존재하지 않았습니다"라고 Carnelli는 말했습니다. "그래서, 그건 황당한 일이었어요. 정말 황당했죠."

출시 전 언론 브리핑에서 Carnelli는 팀이 임무를 완수하기 위해 끊임없이 노력했다고 말했습니다.

"OHB(Hera의 주요 계약업체)의 통합 팀은 놀라운 일을 해냈습니다. 마지막 유닛은 2024년 4월, 5월에 인도되었으며 말 그대로 3, 4개월 만에 위성을 조립하고 배송하는 데 성공했습니다. 8월 말에"라고 그는 말했다. "정말 놀라운 프로젝트였고 우리 모두가 함께 성취한 것에 대해 매우 자랑스러울 뿐입니다."

비행 동반자

주요 헤라 우주선 옆에는 큐브샛(CubeSats)이라고 불리는 한 쌍의 소형 우주선인 유벤타스(Juventas)와 밀라니(Milani)가 타고 있습니다. ESA에 따르면 전자는 "Dimorphous의 지구 물리학적 특성화에 전념"하고 후자는 "DART 충돌 후 Didymos 소행성의 육안 검사 및 먼지 감지에 전념"합니다. CubeSat의 크기는 각각 10cm x 10cm x 11.35cm(3.94인치 x 3.94인치 x 4.47인치)인 "U"로 축약된 단위로 측정됩니다.

Carnelli는 이 두 개의 6U CubeSats가 2014년에 등장했지만 원래는 3U CubeSats로 구상되었다고 말했습니다. 그는 "CubeSats가 우리가 하고 있는 일에 의미가 있고, 추진력을 통합하고, CubeSats를 보유하는 추가적인 복잡성에 착수할 수 있는 충분한 페이로드를 갖출 수 있도록" 규모를 확대해야 한다고 말했습니다.

이 작가의 인상은 Milani CubeSat이 주요 작업 중 하나인 소행성의 구성을 연구하는 것을 보여줍니다. 그래픽: ESA/Science Office

DART 우주선에는 이탈리아 우주국(Italian Space Agency)에서 제작한 LICIACube(Light Italian CubeSat for Imaging of Asteroids)가 동행했습니다. 그러나 Juventas와 Milani는 ESA와 직접 거래하는 계약을 맺고 구축되었기 때문에 몇 가지 새로운 과제가 있었습니다.

"유럽우주국(ESA)과 계약을 맺을 때는 참가국이 아닌 유럽의 부품을 사용해야 하는데, 이는 우리가 유럽의 라디오, 심우주 라디오를 개발해야 한다는 것을 의미합니다. 우리는 유럽에서 특정 추진 시스템을 개발해야 했습니다"라고 Carnelli는 말했습니다. "우리는 당시 유럽에서 아직 사용할 수 없었던 것보다 훨씬 더 많은 기술을 개발해야 했습니다."

로켓 라이드 리믹스

헤라 미션의 무용담 중 하나는 우주로 가는 기차를 찾는 것이었습니다. 2016년 장관급 회의에서 이 임무가 발표되었을 때, 그들의 계획은 프랑스령 기아나에서 발사되는 소유즈 로켓을 사용하는 것이었다. Carnelli는 DART보다 먼저 발사했다면 "훨씬 더 낮은 에너지로 할 수 있었을 것"이라고 말했습니다.

그 기회를 놓쳤을 때, 그들은 최소한 중형 리프트 차량으로 선회해야 했고, 그 결과 Ariane 6 로켓으로 이어졌습니다. 특히 20일이라는 타협하지 않는 발사 기간을 감안할 때 진정한 중복성의 필요성에 대해 논의한 후 Carnelli는 결국 SpaceX의 Falcon 9을 백업으로 예약할 수 있었다고 말했습니다.

아리안 6호가 개발 지연을 겪자 ESA는 2022년 헤라를 팰컨 9호로 옮기기로 결정했습니다. 우주선에서 더 많은 성능을 얻기 위해 그들은 팰컨 9 로켓의 완전히 소모 가능한 버전을 사용할 것입니다.

"우리는 매우 에너지가 넘치는 궤도를 향해 가고 있기 때문에 기본적으로 그들이 탑재한 모든 추진체를 사용할 것입니다."라고 Carnelli는 말했습니다. "이것은 지금까지 발사된 ESA 우주선 중 가장 빠른 것이 될 것이며, 따라서 실제로 우리가 탑재한 상당한 양의 추진제가 필요한 이유입니다."

그러나 9월 29일 일요일 크루-9 드래곤 우주선이 지구 저궤도에 진입한 후 스페이스X는 짧은 소셜 미디어 게시물에서 "궤도 이탈"이 있었으며 이로 인해 상부 단계가 "바다에 안전하게 착륙했지만 목표 지역 밖에 착륙했다"고 밝혔다.

10월 2일 화요일 스페이스플라이트 나우(Spaceflight Now)와의 인터뷰에서 카넬리는 "가장 유력한 원인이 무엇인지에 대해 통보받았고, 우리는 발사 캠페인을 명목상으로 유지하고 있다"고 말했다. 리프트오프는 10월 7일 월요일을 목표로 하고 있습니다.

"우리는 우리가 할 수 있는 모든 것을 하고 있습니다. SpaceX는 이번 주말까지 FAA에 보고서를 제출할 예정이며 그 시점에서 우리는 FAA의 손에 맡겨질 것이라고 Carnelli는 말했습니다. "패드로 이동하여 월요일에 출시할 수 있는 청신호를 받기를 진심으로 바랍니다."

NASA의 유로파 클리퍼(Europa Clipper) 임무도 10월 중순 행성 발사 기간에 발사될 예정인 가운데, 카넬리는 그와 그의 동료들이 금요일 아침에 NASA 과학 임무 본부의 부국장인 니콜라 폭스 박사와 만날 것이라고 말했다. 그들은 두 번의 임무 발사 사이에 건강한 거리가 있는지 확인하기 위해 조정할 것입니다.

Carnelli는 "Hera는 출시 준비가 되어 있고 Clipper도 출시 준비가 되어 있다고 들었습니다. "따라서 우리는 날씨, FAA 및 기타 모든 퍼즐 조각을 올바른 위치에 놓기만 하면 되며 우리는 잘 할 수 있다고 생각합니다.

"저는 우리 둘 다 출시 기간 내에 출시될 것이라고 확신합니다."

스페이스 클럽(Space Club)