스페이스 클럽 SpaceX 로켓에서 발사 할 준비가 된 지구의 물 순환의 맥박을 측정하는 위성

[우주센터]

지표수 및 해양 지형 (SWOT)은 프랑스 칸에있는 Thales Alenia Space 공장에서 태양 전지판 배치 테스트 중 위성입니다. 크레딧: 탈레스 알레니아 스페이스

혁신적인 미국산 레이더 장비가 장착 된 프랑스 제작 위성이 금요일 캘리포니아에서 SpaceX Falcon 9 로켓에 탑승하여 폭발을 위해 버튼을 눌러 지구의 물 순환과 지구의 변화하는 기후 사이의 연관성을 조사하는 임무를 시작합니다.

지표수 및 해양 지형 또는 SWOT 위성은 오전 3시 46분 47초 PST(오전 6시 46분 47초 EST, 1146:47 GMT)에 캘리포니아 반덴버그 우주군 기지에서 Falcon 9 발사기 상단에서 이륙할 예정입니다. 9 개의 등유 연료 Merlin 1D 주 엔진으로 구동되는 Falcon 9는 로스 앤젤레스에서 북서쪽으로 약 140 마일 (225km) 떨어진 군사 우주 정거장 인 Vandenberg의 우주 발사 단지 4-East에서 발사됩니다.

SWOT 임무는 NASA와 프랑스 우주국 인 CNES가 지구 지표수에 대한 최초의 글로벌 조사를 위해 개발 한 공동 프로젝트입니다. SWOT 임무는 해수면 상승과 파도의 높이를 측정한 이전 위성을 기반으로 합니다. 그러나 SWOT는 해양 표면 거칠기의 미세한 세부 사항을 볼 수 있고 수질 측정을 호수 및 강과 같은 담수 체로 확장 할 수있는 새로운 기기를 도입합니다.

"SWOT은 지구상의 지표수에 대한 거의 완전한 시각을 제공 할 것"이라고 NASA의 제트 추진 연구소 (Jet Propulsion Laboratory)의 해수면 연구원 인 벤 햄링턴 (Ben Hamlington)은 말했다. "SWOT가 육지, 바다, 해안선을 따라 육지와 바다가 만나는 곳에서 수집 한 데이터는 우리의 일상 생활과 생계를 알리는 데 정말 중요한 역할을 할 것입니다."

Falcon 9 로켓은 4,850 파운드 (2,200 킬로그램)의 SWOT 위성을 적도까지 77.6도 기울어 진 지구 위 약 532 마일 (857km) 궤도에 배치합니다. SWOT는 임무 첫 주 이내에 주요 과학 장비인 2익 레이더 간섭계를 펼친 다음 2023년 중반에 과학 작전을 시작하기 전에 6개월간의 테스트 캠페인을 시작할 것입니다.

"SWOT은 게임 체인저입니다."라고 NASA의 프로그램 책임자 인 Tahani Amer는 말했습니다. "물은 우리 모두를 연결하며 SWOT의 데이터를 공유하게되어 매우 기쁩니다."

Vandenberg의 예보관들은 SpaceX가 10 분의 발사 창을 사용할 수있는 금요일 이륙을위한 좋은 날씨의 100 % 확률을 예측합니다. 발사는 엔지니어가 Falcon 9의 주 엔진 중 두 개에 대한 검사 결과를 평가할 시간을주기 위해 목요일에서 연기되었습니다.

SWOT 위성을 발사할 스페이스X 팰컨 9 로켓이 12월 14일 캘리포니아 반덴버그 우주군 기지의 발사대에서 수직으로 보인다. 크레딧: NASA/키건 바버

SpaceX의 민간 위성 임무 책임자 인 Julianna Scheiman은 수요일 기자 회견에서 기술자들이 발사 준비 중에 두 개의 엔진에서 수분의 신호를 발견했다고 밝혔다. 관리들은 습기가 지난주 엔진 시험 발사를 위해 발사대에 있었을 때 Falcon 9에 내린 폭우로 인한 것 같다고 믿었습니다.

그러나 SpaceX는 습기가 물 침입인지 아니면 다른 것으로 인한 것인지 확인하기 위해 Vandenberg의 발사대에있는 두 엔진에 대한 추가 검사를 수행했습니다. 임무 관리자는 목요일 회의에서 비행을 위해 Falcon 9를 승인했습니다.

NASA는 웹 사이트의 임무 업데이트에서 "기술자는 12 월 14 일 정기 검사에서 발견 된 데이터 검토와 엔진의 수분 존재 분석을 완료했다"고 밝혔다.

SWOT 임무에서 비행하는 첫 번째 단계 부스터는 B1071로 지정되며 여섯 번째 우주 비행을 할 예정입니다. 부스터는 9 개의 엔진을 2 분 이상 발사하여 Falcon 9를 170 만 파운드의 추력으로 음속을 지나 가속합니다. Vandenberg의 초기 궤적은 캘리포니아 센트럴 코스트에서 남서쪽으로 로켓을 가져간 다음 좌회전 또는 "도그레그" 기동으로 남쪽으로 방향을 틀어 SWOT 위성의 목표 궤도면과 정렬됩니다.

Falcon 9의 첫 번째 단계는 9개의 엔진을 끄고 상부 단계에서 분리된 다음 3개의 엔진을 재점화하여 "부스트 백" 연소를 통해 코스를 역전하고 로켓 발사대에서 불과 4마일 떨어진 Vandenberg의 착륙 구역 4로 돌아갑니다. 4개의 공기역학적 그리드 핀을 확장한 후 부스터는 이륙 후 약 7분 30초 후에 4개의 전개 가능한 다리에 추진 착륙으로 돌아갑니다.

한편 상부 단계는 SWOT 위성을 단일 Merlin 엔진의 6분 발사와 함께 예비 주차 궤도에 배치하기 위해 계속 하향 조정될 것입니다. 로켓은 남극 대륙을 해안으로 항해하고 인도양 상공을 북쪽으로 향하기 전에 임무 시작 43분 만에 엔진을 다시 켜서 적도에 대해 77.6도 기울어진 고도 약 532마일에서 궤도를 순환하기 위해 잠시 연소합니다.

SWOT 우주선은 이륙 후 약 9분 후에 Falcon 52의 상부 스테이지에서 분리됩니다. 프랑스의 지상 팀은 위성에서 첫 번째 무선 신호를 수신하기 위해 대기할 것이며 궤도에 도착한 직후 SWOT 우주선에서 발전 태양 전지판의 확장을 확인하기를 희망합니다.

태양 전지판과 안테나가 배치된 궤도에 있는 SWOT 우주선에 대한 아티스트의 개념. 크레딧: NASA/JPL-칼텍

SWOT 임무는 1992년부터 해수면 상승을 추적하고 해파 높이를 측정한 일련의 미국-프랑스 위성을 기반으로 합니다. 그러나 SWOT는 구형 해양학 위성의 고도계보다 정밀도가 향상되고 시야가 넓은 Ka 대역 레이더 간섭계라는 새로운 유형의 장비를 도입합니다.

KaRIn이라고 하는 Ka-밴드 레이더 간섭계는 테니스 코트 길이의 약 절반인 33피트(10미터) 떨어진 붐에 장착된 두 개의 안테나로 구성됩니다. 아래쪽을 향한 안테나 중 하나는 레이더 펄스를 전송하고 계측기의 두 안테나는 지구 표면에서 반사되는 반사된 레이더 신호를 측정합니다. 과학자들은 반사된 신호가 각 안테나에 도착하는 시간의 작은 차이로부터 바다, 호수 및 강의 수위 높이를 도출할 수 있습니다.

"이 안테나는 매우 안정적으로 유지되어야하며 사람의 머리카락보다 작은 몇 미크론 내에서 지구의 같은 위치를 가리켜 야합니다."라고 NASA 제트 추진 연구소의 SWOT 프로젝트 관리자 인 Parag Vaze는 말했습니다. "레이더는 하나의 안테나에서 전자기 펄스를 보내 지구 표면에서 반사되고 두 안테나에 동시에 수신됩니다. 이것은 간섭계라는 삼각 측량 기술을 사용하여 높이를 매우 정확하게 측정합니다. 이를 통해 지표수의 2D 지도를 만들 수 있습니다."

Vaze는 SWOT 위성에 있는 4대의 카메라가 우주선의 태양 전지판과 레이더 안테나 배치 시퀀스의 사진을 찍을 것이며, 이는 약 4일이 소요될 것으로 예상되며 발사 후 약 8-9일 후에 완료될 것이라고 말했습니다.

"우리는 아름다운 이미지와 특히 안테나 배치에 대한 영화를 기대하고 있습니다."라고 Vaze는 말했습니다. "우리는 그것이 좋은 연말 선물이 될 것으로 기대하고 있습니다."

SWOT는 내년에 과학 관측을 시작하기 전에 궤도를 553 마일 (891km)의 고도까지 올리기 위해 소형 기동 추진기를 발사 할 것입니다. 과학자들은 레이더 간섭계의 결과를 이전 해양 위성의 참조 측정값과 비교하여 보정할 것입니다.

"측정 시스템은 복잡하고 장비의 탁월한 안정성과 대형 우주선의 정밀 제어를 요구하므로 SWOT는 매우 어려운 임무입니다."라고 JPL의 SWOT 프로젝트 과학자 인 Lee-Lueng Fu는 말했습니다. "SWOT은 21일마다 북위 78도에서 남위 78도 사이의 세계를 커버하여 지표수와 해양 지형에 대한 고화질 보기를 제공합니다."

이전 해양학 위성이 그랬던 것처럼 위성의 지상 궤도에 따라 해수면과 파도 높이에 대한 데이터 포인트를 수집하는 대신 SWOT의 장비는 75 마일 (120km) 너비의 견본에서 측정을 수행합니다 매 시간 반마다 지구를 돌고 있습니다. SWOT의 측정은 넓은 바다의 해수면과 파도에 대한 데이터 수집으로 제한되었던 오래된 해양학 위성의 측정보다 더 선명할 것입니다.

SWOT는 호수와 저수지, 강 및 해안선에 가까운 해수의 수위를 측정하는 해상도를 갖습니다. SWOT의 데이터에서 더 세밀한 세부 사항을 통해 과학자들은 바다가 대기로부터 열을 흡수하는 소규모 소용돌이를 관찰 할 수 있습니다.

Fu는 "SWOT 만이 대기에서 열을 발생시키거나 담당하는 작은 소용돌이와 전선을 볼 수 있습니다." 라고 말했습니다. "이들은 뇌우의 해양 유사체로, 강렬한 수직 운동을 일으키고 대기에서 열을 끌어내어 심해에 저장합니다. 이 새로운 정보는 기후 변화를 규제하기 위해 열을 계속 흡수 할 수있는 미래의 해양 능력을 예측하기위한 해양 모델을 개선하는 데 도움이 될 것입니다. "

SWOT의 데이터는 전 세계적으로 무료로 배포되어 기후 연구원, 물 관리 기관 및 재난 대비 조직이 기후 변화의 영향을 추적하고 부족한 수자원을 모니터링하며 홍수 및 가뭄에 대응하는 데 도움이 됩니다.

"육지의 지표수 관찰은 담수 예산을 평가하는 데 필요한 것입니다."라고 Fu는 말했습니다. "온난화 기후에서 지구의 물 순환이 가속화되어 수자원을 추적하고 관리하기가 어렵습니다. 물은 어디에 있습니까? 어디에서 왔습니까? 그리고 어디로 갑니까? 이것들은 세계의 강과 호수가 많은 곳에서 제대로 샘플링되지 않았기 때문에 우리가 대답 할 준비가되지 않은 질문입니다.

"SWOT는 우주에서 관측하여 수자원의 글로벌 인벤토리를 생성함으로써 비약적 도약을 할 것"이라고 Fu는 말했다. "물도 위험의 원천입니다. 물 예산이 균형을 잃으면 홍수나 가뭄이 발생할 것입니다. SWOT 데이터는 이러한 위험에 대한 모니터링 및 예측을 개선하는 데 도움이 될 것입니다."

"SWOT 데이터는 가뭄 상태를 모니터링하고, 홍수 예측을 개선하고, 저수지 양을 모니터링하고, 강 흐름을 평가하는 데 사용될 것"이라고 Hamlington은 말했다.

레이더 간섭계 페이로드 외에도 SWOT는 Jason 해양 모니터링 위성 제품군에서 비행하는 장비와 유사한 유럽산 레이더 고도계를 탑재합니다. 가장 최근에 유럽과 미국 과학자들은 제이슨 시리즈 해양 고도계 위성의 지속적인 해수면 및 파도 높이 데이터 기록을 계속하기 위해 2020년에 Sentinel-6 Michael Freilich 위성을 개발 및 발사하기 위해 팀을 구성했습니다.

SWOT에는 지구 대기의 수증기로 인한 레이더 간섭계 신호의 오류를 수정하기 위해 NASA에서 제공하는 마이크로파 복사계 장비가 있습니다. 그리고 결정적으로, 위성은 지상 팀이 단 1cm의 정밀도로 우주에서 정확한 위치를 결정할 수 있도록 장비를 운반한다고 CNES의 SWOT 프로젝트 관리자 인 Thierry Lafon은 말합니다.

위성의 과학 페이로드는 하루에 테라바이트의 데이터를 생성할 것이라고 Vaze는 말했습니다. SWOT은 X- 밴드 통신 시스템을 통해 데이터를 지상으로 전송합니다.

탈레스 알레니아 스페이스(Thales Alenia Space)는 프랑스 칸에 SWOT 위성을 공장으로 건설했다. NASA는 캘리포니아의 JPL에서 프랑스의 탈레스 위성 조립 공장으로 미국산 레이더 간섭계 페이로드를 선적한 후 10월에 전체 우주선을 미군 C-5 화물기로 캘리포니아로 다시 운송하여 최종 발사 준비를 시작했습니다.

독립적인 과학자 패널은 2007년 데카달 조사 보고서에서 SWOT 임무를 최우선 과제로 식별하여 NASA와 CNES가 프로젝트 자금 지원을 약속하도록 촉구했습니다.

SWOT 임무는 개발, 구축 및 출시에 거의 12억 달러가 들었습니다. 자금의 약 3분의 2는 NASA에서 나왔고 나머지 예산의 대부분은 프랑스 정부에서 제공했습니다. 영국 우주국과 캐나다 우주국도 임무에 더 적은 기부금을 제공했습니다.

스페이스 클럽(Space Club)