스페이스 클럽 Falcon Heavy, NASA의 Psyche 소행성 탐사선 발사

[발사대]

Falcon Heavy는 NASA의 Psyche 우주선을 운반하여 케네디 우주 센터에서 내려옵니다. 이미지: Michael Cain/Spaceflight Now.
NASA의 12억 달러 규모의 프시케(Psyche) 소행성 탐사선은 금요일 팔콘 헤비(Falcon Heavy) 로켓을 타고 우주로 발사되어 금속이 풍부한 희귀한 소행성을 향해 22억 마일의 항해를 시작했습니다. 지구와 같은 암석 행성의 핵이 처음 형성되었습니다.

“우리는 거주 가능한 지구를 만드는 데 사용된 이전에 연구되지 않은 성분에 대해 배우게 될 것입니다. 그것은 현재 지구의 핵과 모든 암석 행성의 핵, 우리가 방문할 수는 없지만 지구의 핵에 있는 금속입니다. 우리가 배우고 싶은 과정입니다.”라고 수석 조사관 Lindy Elkins-Tanton이 말했습니다.

“그리고 프시케는 우리 태양계에서 가장 큰 단일 금속 물체입니다. 따라서 우리의 핵심에 대해 배우고 싶다면 그곳으로 가야 합니다.”

코비드 대유행으로 인한 여러 가지 좌절과 지연과 목요일 폭풍우로 인한 24시간의 지연에 이어, SpaceX Falcon Heavy의 27개 1단계 엔진이 점화되면서 마침내 오전 10시 19분(EDT)에 프시케 임무가 시작되었습니다. 천둥처럼 쏟아지는 불타는 배기가스.

번개처럼 빠른 컴퓨터 점검의 마지막 라운드를 마친 후, 230피트 높이의 로켓이 케네디 우주 센터의 역사적인 패드 39A에서 발사되어 500만 파운드 이상의 추력을 타고 부드럽게 날아갔습니다.

팔콘 헤비(Falcon Heavy)의 측면 부스터 2개는 이륙 후 2분 30초 만에 꺼지고 벗겨져 케이프 커내버럴 우주군 기지(Cape Canaveral Space Force Station)에 나란히 착륙하기 위해 엇갈리게 날아갔습니다. 소모성 중앙 코어 부스터도 1분 30초 동안 계속해서 발사되었고 역시 떨어졌습니다.

로켓의 두 번째 단계를 구동하는 단일 엔진이 우주로의 상승을 이어받았습니다. 45분 동안의 해안 주행 후 엔진이 두 번째로 발사되어 차량이 필요한 지구 탈출 궤도에 진입했습니다. 6,000파운드 무게의 프시케 탐사선은 6분 후 자체 비행을 위해 방출되었으며, 그 이름을 딴 소행성을 향한 6년간의 항해를 시작했습니다.

1852년 이탈리아 천문학자 안니발레 드 가스파리스(Annibale de Gasparis)가 발견한 16 프시케(16 Psyche)는 알려진 금속이 풍부한 소행성 9개 중 가장 크며, 화성과 목성 사이의 외부 소행성대에서 지구보다 태양으로부터 3배 더 멀리 공전하고 있습니다.

레이더 관측에 따르면 가로 173마일, 길이 144마일의 대략 감자 모양이지만 가장 강력한 망원경에서도 별 모양의 점으로만 나타납니다. 과학자들은 스펙트럼 및 기타 관찰을 통해 금속 함량이 높다는 것을 알고 있습니다.

Elkins-Tanton은 “우리는 그것이 다른 것과 함께 주로 금속으로 만들어졌다고 확신합니다.”라고 말했습니다. “다른 것은 암석일 수도 있고, 황 기반일 수도 있고, 탄소 기반일 수도 있습니다. 우리는 모른다. 그리고 이것이 정말 흥분되는 일입니다.”

프시케 소행성 표면 근처를 공전하는 프시케 우주선에 대한 예술가의 개념. 이미지: Maxar/ASU/Peter Rubin.
프로젝트 초기에 한 기자는 프시케와 같은 소행성이 높은 금속 함량을 고려할 때 얼마나 가치가 있는지 물었습니다. 그 숫자는 10조 달러에 달했습니다.

Elkins-Tanton은 "내가 계산을 했기 때문에 내 잘못이다"라고 말했습니다. “정말 훌륭한 헤드라인이군요. 하지만 그것은 모든 면에서 거짓이다. 프시케를 지구로 되돌릴 수 있는 기술은 전혀 없습니다. 만약 그렇게 한다면 그것은 아마도 치명적인 실수가 될 것입니다. 그것은 금속 시장에 넘쳐날 것이고 말 그대로 아무 가치도 없을 것입니다. 그래서 그것의 가치를 계산하는 것은 진실이 아닌 재미있는 지적 활동입니다.”

마찬가지로 Elkins-Tanton의 지침과 남은 행성 코어에 대한 최신 생각을 바탕으로 한 소행성에 대한 예술가의 인상입니다. 그녀는 그 이미지가 “우리가 의심하는 바에 따르면 그럴듯하다”고 말했지만 “우리는 그것이 어떻게 생겼는지 모르기 때문에 실제가 아니다”라고 말했다.

아니면 애초에 어떻게 형성됐는지. 두 가지 주요 이론이 있습니다.

MIT의 프시케 수석 조사관인 벤 와이스(Ben Weiss)는 “하나는 그것이 녹은 금속 중심을 가진 지구 내부와 유사한 신체의 핵심이라는 것입니다.”라고 말했습니다. “그러나 이 경우 프시케는 초기 태양계에서 소행성 충돌로 인해 외층이 벗겨졌기 때문에 오늘날 우리는 (노출된 핵)을 볼 수 있습니다.

"또 다른 생각은 프시케가 기본적으로 태양계 최초의 물질로 형성된 일종의 원시적이고 녹지 않은 몸체이며 그 이후로 이 원시 상태로 보존되어 왔다는 것입니다."

Maxar가 제공한 수정된 위성 본체를 사용하여 제트 추진 연구소에서 제작된 Psyche 우주선은 정교한 장비를 사용하여 26개월 동안의 근거리 관찰 동안 이러한 질문에 대한 답변을 시도할 것입니다.

탐사선에는 표면을 정교하게 매핑하기 위한 두 개의 다중 스펙트럼 카메라, 한때 액체 금속에 얼어붙었을 수 있는 자기장을 측정하기 위한 두 개의 자력계, 소행성의 화학적 구성을 차트로 작성하기 위한 감마선 및 중성자 질량 분석기와 라디오가 장착되어 있습니다. 중력장을 측정하기 위한 과학 실험.

그러나 그것은 쉽지 않을 것이다. 그리고 그것은 빠르지 않을 것입니다.

채석장에 도달하기 위해 우주선은 4개의 홀 효과 추진기 중 하나에서 이온화된 크세논 원자를 전기적으로 가속하는 태양 전기 추진력을 사용하여 부드럽지만 지속적인 추진력을 생성합니다.

Psyche는 7개의 22갤런 탱크에 2,392파운드의 크세논을 담아 출시될 예정입니다. 전자를 제거하고 연료를 이온화하는 전력은 지구 근처에서 21킬로와트를 생성할 수 있는 두 개의 5개 패널 태양 날개에서 나오며, 프시케의 태양 거리에서는 2.3~3.4킬로와트로 떨어집니다.

JPL의 프시케 운영 수석 엔지니어인 데이비드 오(David Oh)는 “이것은 햇빛으로부터 추진력을 얻는 것이라고 생각할 수 있습니다.”라고 말했습니다. "이것은 우리 우주선을 위한 궁극적인 친환경 추진력입니다."

연료를 빨아들이는 고출력 폭발로 추진제를 소비하는 화학 추진 로켓 엔진과 달리 홀 효과 추진기는 훨씬 더 적은 추력을 생성합니다. 이는 대략 3/4 무게에 해당합니다. 그러나 그들은 24시간 내내 달릴 수 있으며 느리지만 확실하게 속도를 높이면서 갤런당 약 천만 마일을 주행할 수 있습니다.

3~4개월 간의 테스트와 체크아웃 후에 프시케는 화성을 향해 루프를 돌며 2026년 5월 화성을 지나 1,900~2,700마일 사이의 고도에서 우주선의 속도를 약 45,600mph에서 높이는 중력 보조 비행을 할 것입니다. 태양의 속도는 약 52,22mph입니다.

화성으로 가는 길에 엔지니어들은 히치하이커 페이로드를 탑재하여 Deep Space Optical Communications(DSOC) 실험을 진행하게 됩니다. 프시케 우주선 측면에 부착된 적외선 레이저와 망원경 어셈블리는 기존 무선 신호보다 훨씬 빠른 속도로 데이터를 지구로 다시 전송하려고 시도합니다.

레이저 통신은 달 주변에서 테스트되었지만 심우주에서 사용되는 것은 DSOC가 처음이다. 이러한 거리에서 신호를 캘리포니아 팔로마 산에 있는 200인치 헤일 망원경으로 다시 보내는 것은 대략 1마일 거리에서 동전 한 푼도 맞추는 것과 같습니다.

제트추진연구소(Jet Propulsion Laboratory)의 DSOC 관리자인 Abi Biswas는 "발사에 대해 매우 기대하고 있으며 앞으로 화성에 대한 인간의 임무와 고해상도 장비의 사용을 가능하게 할 중요한 교훈을 기대하고 있습니다"라고 말했습니다.

화성 저공비행은 프시케를 나선형으로 바깥쪽으로 보내 천천히 그러나 확실히 목표를 따라잡게 할 것입니다. 2029년 5월, 우주선의 카메라는 데이터를 사용하여 접근 방식을 미세 조정하면서 소행성을 촬영하기 시작할 것입니다.

두 달 후, 22억 마일에 달하는 항해를 마친 프시케는 소행성의 미약한 중력에 붙잡힐 만큼 가까이 다가가게 됩니다.

4개의 기본 궤도 고도가 계획되어 있으며 표면 위 약 441마일 높이에서 시작하여 188마일까지 떨어지고 마지막으로 50마일 미만으로 떨어지다가 다시 약 118마일 고도로 이동합니다.

프시케 탐사선이 외부 소행성대 목표물에 도달하려면 거의 6년이 걸릴 것이다. 2026년 화성의 중력 보조 비행 후, 우주선은 2029년에 소행성 16 프시케(16 Psyche)로 나선을 그리며 금속이 풍부한 특이한 몸체 주위의 궤도로 미끄러질 것입니다. 이미지: NASA.
전체적으로 프시케의 카메라는 더 높은 해상도로 표면을 매핑하고, 자력계는 소행성의 자기장을 기록하고, 지구의 과학자들은 지구로 다시 전송되는 무선 신호의 미묘한 변화에서 볼 수 있는 우주선 속도의 미세한 변화를 연구하여 중력장을 측정합니다. .

약 45마일의 가장 낮은 고도에서 탐사선의 감마선 및 중성자 분광계는 소행성 표면의 광물 구성을 특성화합니다.

궤도 관측의 최종 세트는 2031년 1월 중순에 시작될 것으로 예상됩니다. 프시케의 주요 임무는 2031년 11월 1일에 종료될 것으로 예상됩니다.

스페이스 클럽(Space Club)