원시 소행성 인구로 향하는 NASA 과학 탐사선 루시(Lucy)는 토요일 새벽이 되기 전에 케이프 커내버럴(Cape Canaveral)에서 이륙하여 초기 소행성에 대한 단서를 찾기 위해 5년 동안 12억 981만 달러 규모의 임무를 시작하기 위해 아틀라스 XNUMX 발사기 위에서 우주로 로켓을 발사했습니다. 태양계.
이 임무는 지구와 트로이 소행성 사이의 독특한 정렬을 이용합니다. 이 소행성은 태양 주위를 도는 목성 궤도에서 목성 앞과 뒤를 잇는 물체 그룹입니다. 궤적은 2025년부터 2033년까지 XNUMX개의 소행성 근처에서 루시 우주선을 데려갈 것이며, 이는 다른 어떤 임무보다 많습니다.
탐사선은 목성이 현재 태양 주위를 도는 궤도에 안착하면서 두 떼에 갇힌 트로이 소행성을 처음으로 방문하게 될 것입니다. 과학자들은 트로이 목마 소행성이 초기 태양계에서 남은 원시적인 것이라고 믿고 있습니다. 비슷한 물체가 충돌하거나 뭉쳐서 외부 태양계의 거대한 행성을 형성했습니다.
콜로라도 볼더에 있는 사우스웨스트 연구소의 루시 임무 수석 연구원인 할 레비슨은 "우리가 그것들을 화석으로 생각하는 방식은 루시라는 인간 조상 화석의 이름을 따서 루시 우주선을 명명한 이유"라고 말했다. "이것은 거대한 행성이 어떻게 형성되고 어떻게 움직였는지 알려줄 것입니다."
Lucy는 크기가 60마일 미만에서 XNUMX마일 이상인 트로이 목마 떼의 소행성을 목표로 합니다. 우주선은 또한 지상 관측에서 색상 차이가 있는 것으로 보이는 소행성 옆을 비행할 것이며, 이는 구성이 다를 수 있다는 신호입니다.
문제 없이 밤새 카운트다운을 한 후, 로봇 탐험가는 토요일 오전 41:5 EDT(5 GMT)에 United Launch Alliance Atlas 34 로켓 위에 있는 Cape Canaveral Space Force Station의 0934번 패드에서 이륙했습니다.
Lucy는 23일 간의 행성 발사 기간 중 첫 번째 시간에 이륙하여 거의 반년 전에 설정된 일정에 도달했습니다.
NASA의 Lucy 소행성 임무를 Atlas 5 로켓으로 이륙하여 고대 소행성 인구를 탐험하기 위한 12년 여행을 시작합니다. https://t.co/tVHTSswphM pic.twitter.com/tN4ZSlUAHQ
— Spaceflight Now(@SpaceflightNow) 2021 년 10 월 16 일
180피트(188미터) 높이의 발사기는 러시아 RD-57 엔진을 타고 대서양을 가로질러 케이프 커내버럴에서 동쪽으로 활 모양으로 내려왔습니다. Atlas 5는 토요일에 로켓의 기본 구성으로 고정형 고체 로켓 부스터 없이 비행했습니다.
로켓의 등유 연료로 사용되는 첫 번째 단계는 종료되고 임무 시작 10분 만에 대서양으로 떨어지도록 투하되어 Centaur 상위 단계는 Aerojet Rocketdyne에서 공급한 미국산 RLXNUMX 엔진을 사용하여 한 쌍의 화상을 완료했습니다.
첫 번째 RL10 발사는 Lucy 우주선을 지구 주위의 주차 궤도에 배치했습니다. 임무가 시작된 지 약 40분 후 엔진이 XNUMX분 동안 다시 점화되어 탐사선이 지구의 중력을 벗어나는 데 필요한 속도로 가속되었습니다.
아틀라스 5의 비행 순서는 차질 없이 진행되는 것으로 보였고, 로켓은 이륙한 지 약 58분 만에 루시 우주선을 발사했다. 약 24분 후, 지상 팀은 각각 직경이 약 7.3피트(XNUMX미터)인 두 개의 부채꼴 태양 전지판의 배치를 완료했다고 발표했습니다.
호주에 있는 NASA의 Deep Space Network 스테이션은 거의 같은 시기에 Lucy 우주선의 첫 번째 신호를 획득하여 아틀라스 5 로켓을 타고 우주로 날아간 후 탐사선이 작동했음을 확인했습니다.
토요일 발사는 아틀라스 89 로켓의 5번째 비행이자 올해의 세 번째 아틀라스 5 비행이었습니다.
Levison은 토요일 발사 후 Spaceflight Now와의 인터뷰에서 "지금 당장은 우주선이 좋아 보인다"고 말했습니다. “태양 전지판은 우리의 큰 관심사였습니다. 그들은 생산해야 할 힘을 생산하고 있습니다. 그래서 건강한 것 같습니다. 진행 중입니다.”
완전히 펼쳐진 태양 전지판은 약 548평방피트 또는 51평방미터의 면적을 차지하므로 Lucy의 태양광 날개는 우주로 보낸 사상 최대 규모입니다. 이 구조물은 Lucy 우주선에 52피트(16미터) 이상의 날개 폭을 제공합니다.
NASA는 오늘 아침 발사 후 Lucy 우주선의 원형 태양 전지판이 펼쳐져 있음을 확인했습니다.
이렇게 하면 우주선이 배터리를 충전하여 트로이 소행성으로 여행을 시작할 수 있습니다.https://t.co/tVHTSswphM pic.twitter.com/sBnd5OzvIY
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토요일 발사는 12년 간의 설계, 개발, 건설 및 테스트 끝에 Lucy 미션의 전환점이었습니다. 그러나 과학자들은 Lucy가 모든 목표 소행성을 방문하기까지 XNUMX년을 기다려야 합니다.
Levison은 "얼마 전 이메일 제목에서 Lucy라는 단어가 처음 등장한 것을 보았는데 2014년 XNUMX월이었습니다."라고 말했습니다.
엔지니어와 과학자들은 코로나바이러스 전염병의 위협을 받고 있는 Lucy 임무의 개발을 완료했습니다. 어려움에도 불구하고 그들은 임무 일정과 예산을 유지했습니다.
“내가 사용한 비유는 마치 아이를 키우는 것과 같다는 것입니다.”라고 Levison은 말했습니다. “그리고 이것은 어려운 임신이었습니다. 이제 그녀는 태어났고 이제 자랄 것입니다.”
콜로라도의 록히드 마틴이 제작한 3,300킬로그램 무게의 루시 우주선은 히드라진과 사산화질소로 가득 차 있으며 소행성 비행 목표를 향해 스스로를 안내하는 일련의 심우주 기동을 수행합니다.
탐사선 질량의 절반은 추진제이므로 Lucy는 임무를 수행하는 동안 태양 주위의 궤도를 극적으로 재구성할 수 있습니다.
그러나 이 임무의 독특한 궤적의 대부분은 자연력에 의해 주도될 것입니다. 루시가 지구와 세 번의 긴밀한 만남을 위해 돌아올 때 속도를 높이고 태양에서 더 멀리 가속하여 2027년에 결국 목성까지의 거리에 도달할 때입니다. 그런 다음 미션은 15개월 동안 2033개의 소행성을 비행한 후 태양 주위를 한 바퀴 더 돌며 XNUMX년에 흥미로운 쌍성 소행성 쌍의 최종 비행을 준비합니다.
과학자들은 1974년 에티오피아에서 그녀를 발견한 과학자들에 의해 루시라고 불리는 인간 조상의 화석화된 유해의 이름을 따서 루시 임무라고 명명했습니다.
과학자들은 트로이 목마 소행성이 4.5억 년 전에 태양계가 형성된 후 남겨진 작은 행성 빌딩 블록 유형의 다양한 샘플을 대표한다고 믿습니다.
SWRI의 Lucy 임무 부주임연구원인 Cathy Olkin은 "이 물체는 태양계 형성의 잔해이기 때문에 흥미롭습니다."라고 말했습니다. “우리는 이 개체군에서 이러한 개체의 다양성을 조사하는 임무를 설계했습니다. 우리는 하나의 임무로 지금까지 가장 많은 소행성을 방문할 것입니다. 우리는 거의 4억 마일에 달하는 이 장대한 여정에서 XNUMX개의 트로이 소행성 너머로 날아갈 것입니다. 지질학, 표면 구성 등을 연구하고 이 물체 주변의 위성을 검색할 것입니다.”
과학자들에게 인간 진화에 대해 알려준 화석 발견처럼 트로이 목마 소행성은 태양계의 고대 역사에 대한 단서를 제공할 수 있습니다. 목성이 형성되어 현재의 궤도에 안착한 후, 소행성은 떼에 갇히게 되었으며, 각각은 태양계에서 가장 큰 행성 앞과 뒤의 중력적으로 안정적인 유리점을 중심으로 했습니다.
"그 화석은 우리가 루시 우주선이 태양계에 대한 우리의 이해를 변화시키길 바라는 것처럼 인류 진화에 대한 우리의 이해를 변화시켰습니다."라고 Olkin이 말했습니다.
NASA는 2017년 개발을 위해 Psyche라는 또 다른 소행성 탐사와 함께 Lucy 임무를 선택했습니다. Psyche는 금속이 풍부한 소행성을 궤도에 올리기 위해 내년에 발사될 예정입니다.
자매 미션이라고도 불리는 루시와 프시케는 다양한 유형의 물체를 방문합니다. 그러나 둘 다 과학자들에게 태양계의 진화에 대해 많은 것을 알려줄 수 있습니다.
두 개의 심우주 탐사선은 화성 패스파인더 로버, 수성 궤도를 도는 메신저 임무, 거대한 소행성 베스타와 왜소행성 세레스를 공전하는 Dawn 우주선이 포함된 프로그램인 NASA의 비용 제한이 있는 디스커버리 임무 라인에 합류합니다.
28년 NASA에 제출된 2015개의 제안서 중에서 선택하여 Lucy와 Psyche는 과학자들이 태양계의 초기 행성이 합병 및 충돌로 합쳐진 폭력적인 초기 역사를 정리하려고 하는 동안 이전에 볼 수 없었던 근접 세계를 방문할 것입니다. 태양 주위의 원반에 있는 암석과 바위.
Lucy의 플라이 바이 목표물을 포함한 트로이 목마 소행성은 과학자들이 목성 중력의 엄청난 인력이 외부 행성의 위치를 이동함에 따라 현재 위치에 갇혔다고 믿기 전에 4억 년 전과 여전히 동일하게 보일 수 있습니다. 트로이 목마는 목성, 토성, 천왕성, 해왕성과 같은 거대한 행성을 만들기 위해 모인 물체 유형의 유물입니다.
"이 모든 이야기가 사실이라면 ... 이 물체는 실제로 외부 태양계 전체에서 형성된 물체를 나타냅니다. 이제 루시와 같은 임무가 가서 연구할 수 있는 트로이 목마 떼에 있습니다."라고 Levison은 말했습니다.
과학자들은 트로이 목마 소행성에 대해 거의 알지 못합니다. 지구에서 멀리 떨어져 있기 때문에 목성 트로이 목마의 파편은 운석처럼 땅에 떨어진 적이 없으며 과학자들이 그들의 역사와 구성에 대한 통찰력을 앗아갔습니다.
천문학자들은 트로이 목마 떼에서 7,000개 이상의 물체를 발견했습니다. 대형 망원경을 사용하여 발견을 기다리는 수천 개가 더 있을 수 있습니다.
그러나 허블 우주 망원경조차도 트로이 목마 소행성의 구성과 모양에 대한 세부 사항을 확인할 수 없습니다. 과학자들은 Lucy가 방문할 각 물체의 대략적인 크기를 가지고 있으며 색상에 대해 약간 알고 있습니다. 일부는 회색이고 일부는 더 붉게 보입니다.
Olkin은 “이것은 탐사 임무입니다. “우리는 트로이 목마 소행성을 본 적이 없습니다. 우리가 보고 있는 한 가지는 구성입니다. 그래서 많은 것들이 단서입니다. 그러나 우리는 이전에 이러한 물체에 가본 적이 없기 때문에 예 또는 아니오라고 말할 수 있는 테스트 중이라는 구체적인 가설이 없습니다. 우리는 많은 질문을 가지고 있으며 다음 단계의 더 깊은 질문을 할 수 있도록 계속 배워야 합니다.
Olkin은 "다른 크기의 물체, 다른 스펙트럼 유형, 두 개의 다른 무리를 샘플링하고 있으므로 생각할 수 있는 모든 다른 축에서 다양성을 살펴보고 있습니다."라고 말했습니다. "그래서 우리는 이 임무를 수행하고 가장 많은 소행성을 방문하고 이 물체를 실제로 비교할 수 있습니다."
Lucy의 가장 큰 소행성 목표물인 Patroclus와 Menoetius는 임무 중 마지막으로 방문한 세계입니다. 지상 관측에 따르면 그 소행성은 모양이 대략 구형입니다.
팀이 Lucy 우주선을 발사할 준비를 하는 동시에 천문학자들은 임무의 다른 목표물의 모양에 대해 더 많이 배우려고 노력하고 있습니다. 과학자들은 지구와 먼 별 사이를 직접 지나갈 때 별의 직업을 사용하여 먼 물체의 크기와 모양을 근사화합니다.
천문학자들은 소행성이 별의 빛을 가리는 패턴을 측정함으로써 천체의 모양을 추정할 수 있습니다. 바로 이번 달에 과학자들은 Lucy의 두 표적인 Polymele과 Eurybates의 모양에 대해 자세히 알아보기 위해 두 개의 별 엄폐 캠페인을 계획했습니다.
토요일 발사 후 Lucy 우주선은 지구와 유사한 태양 주위를 도는 궤도에서 XNUMX년을 보낸 후 내년 XNUMX월에 고향 행성으로 돌아가 중력 보조 새총으로 태양계로 향하기 시작합니다.
Levison은 "실제로 이러한 모든 유형의 물체를 방문할 수 있는 궤적을 찾는 것은 Lucy에게 정말 힘든 일이었습니다."라고 말했습니다. "우리는 지구 중력을 사용하여 내부 태양계 주위를 덜그럭거리며 우주선의 궤도를 천천히 펌핑하여 결국 목성의 궤도와 교차합니다."
KinetX Aerospace의 탐색 팀 부국장인 Coralie Adam에 따르면 지구 중력 지원이 없다면 Lucy는 임무를 수행할 수 없을 만큼 충분한 연료를 XNUMX배 더 많이 운반해야 할 것입니다.
지금부터 소행성 첫 만남까지 과학자들은 Lucys 장비를 보정할 것입니다. 지구를 이용한 플라이바이는 기기 점검에 도움이 될 것입니다.
“우리는 실제로 (소행성 표적의) 모양을 얻기 위해 매우 활발한 지상 관측 캠페인을 하고 있습니다. 그래서 실제로 그 모양을 조우 시뮬레이션에서 사용하여 그들이 우리가 원하는 과학을 생산할 수 있도록 할 수 있습니다. 그들이 얻기를 원합니다.”라고 Levison은 말했습니다.
"그래서 할 일이 많다."
2024년 2025월의 두 번째 지구 비행은 Lucy를 첫 번째 소행성 조우로 보낼 것입니다. 우주선은 XNUMX년 XNUMX월에 루시 화석을 발견한 과학자의 이름을 딴 소행성 Donaldjohanson을 빠르게 지나갈 것입니다.
그런 다음 Lucy는 15년 2027월과 2028년 4월 사이에 단 XNUMX개월 만에 천체 중 하나의 작은 달을 포함하여 XNUMX개의 소행성을 방문하여 첫 번째 트로이 군단으로 날아갈 것입니다. 이 XNUMX개의 소행성은 소위 LXNUMX 또는 그리스 군단에 속합니다. .
가장 먼 호에서 루시는 태양으로부터 500억 마일(800억 킬로미터) 이상 떨어져 있을 것입니다. 우주선은 태양에서 가장 멀리 떨어진 태양 에너지에 의존하는 우주선이 될 것입니다.
2030년 지구의 마지막 스윙은 12년 3월 2033일 L5 또는 트로이 목마 군집에서 파트로클로스와 메노에티우스라는 쌍성 소행성 쌍의 비행인 60년 임무의 마지막 조우를 위해 루시를 설정합니다. 두 물체는 각각 크기가 거의 같으며 지름이 100km 이상이므로 루시의 태양계 체류의 가장 큰 표적이 됩니다.
각 소행성에서 Lucy는 최고의 사진을 찍고 가장 유용한 데이터를 수집할 수 있는 시간이 있습니다. 탐사선은 카메라와 과학 장비를 가리키기 위해 회전 플랫폼을 사용하여 초당 수 마일의 상대 속도로 소행성을 지날 것입니다.
NASA의 프로젝트 과학자인 Keith Noll은 "Lucy는 비행 임무이기 때문에 목표물에 도달하기 위해 수년 동안 600억 마일 이상을 여행한 후 거의 직접 목표물을 조준하여 표면에서 1,000km 이내로 비행합니다"라고 말했습니다. 루시 미션을 위해 "그리고 Lucy는 이러한 비행을 위해 속도를 늦추지 않습니다."
우주선은 각각의 소행성 목표물을 13,000mph(21,000km/h)에서 20,000mph(32,000km/h)의 상대 속도로 지나갈 것입니다.
Noll은 "이 만화 지도를 보면 트로이 목마를 나타내는 점들이 서로 매우 가까운 것 같습니다."라고 말했습니다. "그러나 실제로 우리가 방문할 가장 가까운 쌍은 천만 마일 이상 떨어져 있고 다른 쌍은 그보다 훨씬 더 멀리 떨어져 있습니다."
Lucy의 세 가지 과학 장비는 각각 이전 NASA 임무에서 비행한 탑재체의 업그레이드된 버전입니다.
장비 중 하나인 Lucy Long Range Reconnaissance Imager는 2015년 명왕성의 첫 번째 클로즈업 뷰를 포착한 NASA의 New Horizons 우주선에 있는 유사한 장비를 기반으로 하는 흑백 이미징 망원경입니다.
Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory에서 제공하는 L'LORRI 장비는 트로이 소행성의 표면 매핑, 분화구 조사, 작은 동반자 소행성 및 먼지 구름 검색 등 가장 상세한 이미지를 생성합니다.
우주선의 또 다른 탑재량은 NASA의 Goddard Space Flight Center에서 가져온 것입니다. L'Ralph라는 이름으로 하나에 두 개의 악기가 있습니다.
장비의 한 요소는 기본적으로 컬러 카메라로, 인간의 눈으로 보는 것과 유사한 모양의 이미지를 생성합니다. 적외선 이미징 분광기는 과학자들이 각 소행성의 얼음, 광물 및 유기 분자를 식별하는 데 도움이 됩니다.
Lucy의 열 방출 분광계(L'TES)는 각 소행성 표면의 온도를 측정합니다.
"온도는 표면의 물리적 특성에 대해 엄청난 양을 알려줍니다."라고 Arizona State University의 L'TES 기기 수석 연구원인 Phil Christensen이 말했습니다. "낮과 밤의 측정값을 비교하여 표면이 빽빽한 볼더링 재료로 만들어진 것인지 아니면 미세한 입자의 먼지와 모래로 만들어진 것인지 확인할 수 있습니다."
Lucy의 임무의 일부이지만 페이로드로 간주되지 않는 다른 과학적 조사는 연구자들이 물체의 밀도를 추정할 수 있는 각 소행성의 질량을 결정하는 데 도움이 될 것입니다.
"우리가 트로이 소행성을 지나갈 때 트로이 소행성의 중력 가속도는 우주선의 속도를 약간 변화시킬 것입니다."라고 Olkin이 말했습니다. "우리는 우리 물체를 거의 15,000mph로 날아가고 있으며 트로이 목마 소행성에서 오는 중력으로 인해 속도가 시속 약 XNUMX분의 XNUMX마일만큼 변경되지만 통신 하위 시스템과 우리가 날아갈 때 도플러 주파수의 변화.”
그 속도 변화는 과학자들에게 각 소행성이 얼마나 많은 질량을 포함하는지 알려줄 것입니다.
Lucy의 임무는 몇 가지 심각한 과학적 질문에 답하는 것이 목표이지만 임무 계획가는 대중 문화에 면역이 아닙니다.
과학자들은 발견을 축하하는 동안 비틀즈의 노래 "Lucy In the Sky With Diamonds"를 듣고 화석인 루시(Lucy)라는 이름을 지었습니다. 트로이 목마 소행성 탐험가를 개발하는 과학자들은 그 연관성을 보았습니다.
Levison은 "이 소행성은 거대한 행성이 어떻게 형성되고 태양계가 진화했는지 이해하는 과학적 가치 측면에서 실제로 하늘의 다이아몬드와 같습니다."라고 말했습니다.
L'TES 분광계 깊숙이 묻혀 있는 작은 다이아몬드는 빔 스플리터 역할을 하여 빛을 분리하고 기기의 초점면 내에서 빔을 다른 방향으로 보냅니다.
크리스텐슨은 "우리는 진정으로 루시와 함께 다이아몬드를 하늘로 보내고 있다"고 말했다. "이것은 악기의 기본적인 부분이자 미션의 재미있는 요소입니다."
과학자들은 2033년 첫 번째 임무의 마지막 조우 이후 더 많은 소행성을 방문하기 위해 루시를 보내는 것을 배제하지 않았습니다. 마지막 지구 비행은 우주선을 유지하는 데 추진제가 거의 필요하지 않은 태양 주위의 안정적인 궤도에 남게 할 것입니다.
확장된 임무가 없더라도 Lucy는 기록 책에 들어갈 방법을 찾을 것입니다.
“우리는 역사상 다른 어떤 우주선보다 많은 소행성을 방문하고 있습니다.”라고 Levison은 말했습니다. “또한 12년이라는 긴 기간의 임무입니다.
레비슨은 "이 모든 것이 끝나면 75세가 될 것이라고 말해야 한다"고 말했다. "하지만 우리가 임무가 끝날 때쯤에는 초등학교와 중학교에 있는 젊은이들이 Lucy를 작업할 것이라고 상상할 수도 있습니다."
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