베피콜롬보

BepiColombo
베피콜롬보
Mercury Planetary Orbiter and Mercury Magnetospheric Orbiter
수성궤도선(왼쪽)과 수성자기권궤도선(오른쪽)을 이용한 베피콜롬보 미션의 아티스트 묘사
미션 타입행성 과학
교환입니다.ESA · JAXA
COSPAR ID2018-080a
새캣43653
미션 기간크루즈: 7년 (예정)
과학 단계 : 1년 (예정)
3년 9개월 8일 (진행 중)
우주선 속성
제조원에어버스 · ISAS
발사 질량4,100 kg (9,000파운드)
볼륨 질량MPO: 1,230 kg (2,710파운드)
Mio: 255 kg (562파운드)
건조 질량2,700 kg (6,000파운드)
치수MPO: 2.4m × 2.2m × 1.7m (7피트 10인치 × 7피트 3인치 × 5피트 7인치)
Mio: 1.8m × 1.1m (5피트 11인치 × 3피트 7인치)
힘MPO: 150 와트
Mio: 90와트
임무 개시
발매일2018년 10월 20일 01:45 UTC
로켓아리안 5 ECA (VA245)[2]
발사장소중앙공간 가이아나, ELA-3[3]
청부업자아리아네스페이스
지구 저공비행(중력 어시스트)
가장 가까운 접근법2020년 4월 10일 04:25 UTC
거리12,677 km (7,877 mi)
비너스의 플라이바이(중력 어시스트)
가장 가까운 접근법2020년 10월 15일 03:58 UTC
거리10,156km(6,157mi)
비너스의 플라이바이(중력 어시스트)
가장 가까운 접근법2021년 8월 10일 13:51 UTC
거리552 km (343 mi)
수성의 플라이바이(중력 어시스트)
가장 가까운 접근법2021년 10월 1일 23:34:41 UTC
거리199 km (160 mi)
수성의 플라이바이(중력 어시스트)
가장 가까운 접근법2022년 6월 23일 09:44 UTC
거리200 km (120 mi)
수성 궤도선
우주선 부품수성 궤도선
(MPO)
궤도 삽입2025년 12월 5일 (예정)
궤도 파라미터
주변 고도480km(300mi)
아포헤르미온 고도1,500km(930mi)
기울기90,0°
수성 궤도선
우주선 부품수성 자기권 궤도선
(MMO)
궤도 삽입2025년 12월 5일 (예정)
궤도 파라미터
주변 고도590 km (160 mi)
아포헤르미온 고도11,230 km (7,230 mi)
기울기90.0°
BepiColombo mission insignia
베피콜롬보의 ESA 태양계 휘장
← LISA Pathfinder
CHEOPS →

베피콜롬보는 유럽우주기구(ESA)와 일본항공우주개발기구(JAXA)가 공동으로 [4]수성을 탐사하는 임무다.이 임무는 함께 발사된 두 개의 위성, 즉 MPO와 [5]MIO로 구성되어 있다.이 임무는 수성의 자기장, 자기권, 그리고 내부와 표면 구조의 특징을 포함한 수성에 대한 포괄적인 연구를 수행할 것이다.2018년 10월 20일 01:45 UTC에 아리안[2] 5 로켓으로 발사되었으며, 지구 통과, 금성 통과 2회, [1][6]수성 통과 6회를 거쳐 2025년 12월 5일에 수성에 도착할 예정이다.이 미션은 유럽우주국의 Horizon 2000+[7] 프로그램의 일환으로 수년간의 제안과 계획 끝에 2009년 11월에 승인되었습니다. 이 미션은 [8]이 프로그램의 마지막 미션이 시작되는 것입니다.

이름

베피콜롬보는 이탈리아 파두아 대학의 과학자, 수학자, 기술자인 주세페 "베피" 콜롬보(1920-1984)의 이름을 따왔다. 주세페는 1974년 마리너 10호 미션에 의해 사용된 행성간 중력 보조 기술을 처음으로 제안했는데, 그는 현재 행성 탐사에 의해 자주 사용되는 기술이다.

수성 자기권 궤도선의 이름인 미오는 일본 대중들에 의해 수천 개의 제안 중에서 선택되었다.일본어로 미오는 수로를 의미하며 JAXA에 따르면 지금까지의 연구개발 이정표를 상징하며 안전한 여행을 기원한다.JAXA는 우주선이 [5]바다를 여행하는 배처럼 태양풍을 통해 여행할 것이라고 말했다.중국어와 일본어로 수성은 wǔxyng에 따르면 "물 별"로 알려져 있다.

베피콜롬보는 2020년 4월 지구 근접 소행성으로 오인돼 20202 [9][10][11][12]GL로 잠정 지정됐다.

미션

이 임무는 [13]수성에 도착하는 즉시 독립된 우주선으로 분리되는 세 개의 구성 요소를 포함합니다.

  • ESA가 구축한 추진용 MTM(Mercury Transfer Module)
  • ESA가 제작한 수성 궤도선(MPO).
  • JAXA에 의해 제조된 수성 자기권 궤도선(MMO) 또는 Mio.

출시 및 크루즈 단계에서는 이 세 가지 구성 요소가 결합되어 MCS(Mercury Cruise System)를 형성합니다.

ESA의 주요 계약자는 Airbus Defense and [14]Space입니다.ESA는 추진 및 MPO 모듈의 전체적인 임무, 설계, 개발 조립 및 테스트, 출시를 담당합니다.독일 다름슈타트에 있는 관제사들에 의해 운영되는 두 개의 궤도선은 2018년 [15]10월 20일 성공적으로 함께 발사되었다.이번 발사는 프랑스령 [16]기아나의 쿠루에 있는 유럽의 우주 항구에서 아리안 VA245편으로 이루어졌다.이 우주선은 태양 전기 추진기와 지구, 금성의 중력 보조 장치, 그리고 수성의 [1]궁극적인 중력 포획 장치를 사용하여 7년 동안 수성까지 행성 간 순항할 것이다.ESA의 35미터 지상국은 모든 임무 단계 동안 통신을 위한 주요 지상 시설이 될 계획이다.

2025년 12월 5일 수성 궤도에 도착할 것으로 예상되는 Mio와 MPO 위성은 1년 동안 수성을 분리하여 관측할 것이며,[1] 1년 연장할 수도 있다.궤도에는 유럽 각국과 일본이 제공하는 과학 기기가 탑재되어 있다.이 임무는 고체 및 액체 철심을 특징짓습니다.행성 반지름의 3⁄4). 그리고 각각의 [17]크기를 결정합니다.이 임무는 또한 중력장과 자기장 매핑을 완성할 것이다.러시아는 태양 광선의 그림자에 영원히 가려져 있는 극지방 분화구에 수빙의 존재를 확인하기 위해 감마선과 중성자 분광계를 제공했다.

수은은 중력이 너무 작고 뜨거워서 오랜 시간 동안 이렇다 할 대기를 유지할 수 없지만 수소, 헬륨, 산소, 나트륨, 칼슘, 칼륨, 그리고 다른 미량 원소들을 포함하는 "가느다란 표면 경계 외기권"[18]을 가지고 있다.원자가 지속적으로 손실되고 다양한 원천으로부터 보충되기 때문에 그것의 외기권은 안정적이지 않다.이 임무는 생성과 탈출을 포함한 외기권 구성과 동역학을 연구할 것이다.

목적

미션의 주요 목표는 다음과 같습니다.[3][19]

설계.

베피콜롬보 임무의 두 탐사선인 Mio와 MPO 위성의 계획된 궤도

쌓아올린 우주선은 수성 궤도에 진입하는 데 7년이 걸릴 것이다.이 기간 동안 태양 전기 추진력과 9개의 중력 보조 장치를 사용하여 2020년 4월 지구와 달, 2020년과 2021년 금성, 2021년과 [1]2025년 사이에 6개의 수성 비행선을 통과합니다.

쌓인 우주선은 3.475 km/s (2.159 mi/s)의 쌍곡선 초과 속도로 지구를 떠났다.처음에, 그 우주선은 지구와 비슷한 태양중심 궤도에 놓였다.우주선과 지구 둘 다 1.5회 궤도를 완주한 후, 그것은 중력 보조 기동을 하기 위해 지구로 돌아왔고 금성 쪽으로 방향을 틀었다.두 개의 연속된 금성 비행은 추력이 거의 필요 없이 태양-수성 거리에 가까운 근일점을 감소시킵니다.6개의 수성 플라이바이 시퀀스는 상대 속도를 1.76 km/s(1.09 mi/s)로 낮춥니다.네 번째 수성 통과 후, 탐사선은 수성과 비슷한 궤도에 있을 것이며 수성의 일반 부근에 머물 것이다([1] 참조).4개의 최종 추력 호는 수성이 2025년 12월 5일 우주선을 극궤도로 "약하게" 포착할 정도로 상대 속도를 감소시킨다.178,000km의 원점에서 수성 궤도에 진입하기 위해서는 약간의 조작만 필요하다.그리고 나서 궤도선들은 분리되고 화학적 [22][23]추진기를 사용하여 궤도를 조정할 것이다.

역사

베피콜롬보 미션 제안은 2000년 ESA에 의해 선정되었습니다.과학 페이로드에 대한 제안 요청은 [24]2004년에 발행되었다.2007년에는 아스트리움이 주계약자로, 아리안5가 [24]발사체로 선정됐다.2014년 7월 최초 목표 발사는 태양광 추진 시스템 [24]개발 지연으로 인해 여러 차례 연기되었다.이 임무의 총 비용은 2017년에 20억 [25]달러로 추산되었다.

스케쥴

2018년 10월 20일 ~ 2025년 11월 2일 베피콤보의 궤적 애니메이션
베피콜롬보· 지구· 금성· 수성.· 태양.
애니메이션에 대한 자세한 내용은 이 비디오를 참조하십시오.
두 번째 수성 통과 시 촬영된 이미지 시퀀스
베피콜롬보의 수성 궤도 애니메이션

2021년 현재 임무 일정은 다음과 같습니다.[1]

날짜. 이벤트 댓글
2018년 10월 20일 01:45 UTC 시작하다
2020년 4월 10일
04:25 UTC		 지구 통과 출시 후 1.5년
2020년 10월 15일 03:58 UTC 첫 번째 금성 통과 ESA의 요하네스 벤호프에 따르면, 이 탐사선은 2020년 9월 금성 대기에서 발견된 것으로 알려진 화학 물질인 포스핀을 이 비행기와 그 다음 비행 중에 검출할 수 있을 것이라고 한다.그는 "우리는 우리의 계측기가 충분히 민감한지 알 수 없다"[26]고 말했다.2020년 10월 15일, ESA는 플라이바이가 [27]성공적이었다고 보고했다.
2021년 8월 10일
13:51 UTC		 두 번째 금성 통과 첫 번째 금성 통과 후 1.35년 후의 금성.Flyby는 성공적이었고, BepiColombo가 금성 [28][29]표면으로부터 552km 이내에 오는 것을 보았다.
2021년 10월 1일 23:34:41 UTC 첫 수성 통과 수성 [30]표면에서 199km를 지나갔어주세페 콜롬보의 101번째 생일날 일어났어
2022년 6월 23일 09:44 UTC 두 번째 수성 통과 1차 수성 통과 후 2회 궤도(3.00 수성년)약 200km [31]고도에서 가장 가까운 접근.
2023년 6월 20일 세 번째 수성 통과 두 번째 수성 통과 후 3 궤도(4.12 수성년) 이상
2024년 9월 5일 수성 4차 통과 3차 수성 통과 후 최대 4 궤도(5.04 수성년)
2024년 12월 2일 수성 5차 통과 4번째 수성 통과 후 1 궤도(1.00 수성년)
2025년 1월 9일 수성 6차 통과 5번째 수성 통과 후 0.43 궤도(0.43 수성년)까지
2025년 12월 5일 수성 궤도 삽입 우주선 분리; 6번째 수성 통과 후 3.75년 수성
2026년 3월 14일 최종 과학 궤도에서의 MPO 1.13 궤도 삽입 후 수성
2027년 5월 1일 명목상의 임무 종료 5.82 궤도 삽입 후 수성년
2028년 5월 1일 연장 미션 종료 9.98 궤도 삽입 후 수성
2018년 10월 20일부터 2025년 11월 2일까지의 베피 콜롬보 일정.빨간색 원은 플라이바이를 나타냅니다.

구성 요소들

수은 전사 모듈

2020년 4월 10일 지구 근접 비행
베피콜롬보, 지구 통과 16시간 후 노솔트 지점 천문대에서 촬영되었습니다.이 밝은 위성이 지나가는 것은 정지궤도위성 INSAT-2D다.
QinetiQ T6 퍼포먼스
유형 카우프만 이온 엔진
유닛 탑재 4개
직경 22 cm (8.7 인치)
최대 추력 각각 145 mN
특정 임펄스
(Isp)		 4300초
추진제 제논
총전력 4628 W

Mercury Transfer Module(MTM; 수은 전송 모듈)은 스택의 하단에 있습니다.그것의 역할은 두 개의 과학 궤도선을 수성까지 운반하고 크루즈 여행 중에 그들을 지원하는 것이다.

MTM은 태양 전기 추진 시스템을 주요 우주선 추진 장치로 탑재하고 있다.4개의 QinetiQ-T6 이온 스러스터는 단독 또는 쌍으로 작동하며 최대 [36]290mN의 추력을 발휘하여 우주에서 작동한 가장 강력한 이온 엔진 어레이입니다.MTM은 14m 길이의 태양전지판 [37]2개 덕분에 동면 중인 두 궤도선뿐만 아니라 태양전기 추진 시스템에도 전력을 공급한다.태양까지의 프로브의 거리에 따라, 생성된 동력은 7~14 kW 사이이며, 각 T6는 원하는 추력 수준에 따라 2.5~4.5 kW 사이여야 합니다.

태양 전기 추진 시스템은 전형적으로 매우 높은 비충동과 낮은 추력을 가지고 있다.이로 인해 몇 개월 동안 지속적으로 저추력 제동 단계가 진행되며, 행성 중력 보조 장치에 의해 중단되어 우주선의 속도를 점차 감소시킵니다.수성 궤도가 삽입되기 직전에, MTM은 우주선 [37]스택에서 방출될 것이다.MTM에서 분리된 후 MIO가 미션 궤도에 도달할 때까지 MPO는 MIO에게 필요한 모든 전력 및 데이터 자원을 제공합니다.MIO와 MPO의 분리는 스핀 주입에 의해 이루어집니다.

수성 궤도선

ESTEC의 수성 궤도선(스태킹 전)
베피콜롬보 궤도선의 무선 시험

MPO(Mercury Planetary Orbiter)의 질량은 1,150kg(2,540lb)이며, 최대 1,000와트를 공급할 수 있는 단측 태양 어레이를 사용하며, 온도를 200°C(392°F) 미만으로 유지합니다.태양 어레이는 온도를 [37]제한하는 동시에 적절한 전력을 생성하기 위해 낮은 입사 각도로 태양을 계속 회전시켜야 한다.

MPO는 카메라, 분광계(IR, UV, X선, δ선, 중성자), 방사선계, 레이저 고도계, 자력계, 입자 분석기, Ka-밴드 트랜스폰더, 가속도계 등 11개 기기로 구성돼 있다.페이로드 구성요소는 더 나은 [37]시야를 제공하기 위해 주 방사기에 직접 위치한 MERTIS 및 PHEBUS 분광계와는 별도로 낮은 검출기 온도를 달성하기 위해 우주선 맨 아래쪽에 장착되어 있다.

우주선 천정측의 짧은 붐에 고온에 강한 1.0m(3ft 3in) 직경의 고이득 안테나가 장착되어 있습니다.통신은 X-밴드 및 Ka-밴드 상에서 이루어지며 평균 비트 전송률은 50kbit/s, 총 데이터 볼륨은 1550Gbit/년입니다.ESA의 35미터 지상국은 모든 임무 [37]단계 동안 통신을 위한 주요 지상 시설이 될 계획이다.

과학 페이로드

수성 궤도선의 과학 페이로드에는 다음과 같은 11개의 [38][39]기구가 있습니다.

Mio(수성 자기권 궤도선)

스태킹 전 ESEC의 Mio

대부분 일본이 개발하고 만든 MMO(Mercury Magnetosphere Orbiter)인 Mio는 얼굴에서 얼굴까지 길이가 180cm,[3][45] 높이가 90cm인 짧은 8각형 프리즘 모양을 하고 있다.질량은 25kg(628lb)으로 5개 계기군으로 구성된 과학탑재량 45kg(99lb), 일본 연구진이 운영하는 플라즈마 및 먼지 측정용 4개,[3][46][47] 오스트리아 자력계 1개 등이다.

Mio는 회전축이 수성의 적도에 수직인 상태에서 15rpm으로 안정화될 것이다.MPO 궤도 [46]바깥의 고도 590 × 11,640 km(370 × 7,230 mi)에서 극궤도에 진입한다.8각형의 상단과 하단은 활성 온도 제어를 위한 루버가 있는 라디에이터 역할을 합니다.측면은 90와트를 공급하는 태양 전지로 덮여 있다.어스와의 통신은 직경 0.8m(2피트 7인치)의 X밴드 페이즈드 어레이 고게인 안테나 및 X밴드 내에서 동작하는2개의 중게인 안테나를 통해 이루어집니다.텔레메트리는 1년 이상 지속될 것으로 예상되는 우주선의 수명 동안 약 5kbps인 160Gb/s를 반환할 것이다.반응 및 제어 시스템은 차가운 가스 추진기를 기반으로 합니다.미오는 수성 궤도에서 발사된 후,[38] 일본 나가노에 위치한 우스다 딥 스페이스 센터의 64미터(210피트) 안테나를 사용하여 사가미하라 우주 운영 센터에서 운영될 것이다.

과학 페이로드

Mio는 총 질량이 45kg(99lb)[3][38]인 5개 그룹의 과학 기구를 운반합니다.

수은 표면 원소(취소)

수성 표면 원소(MSE)는 예산 [8]제약으로 인해 2003년에 취소되었다.취소 당시 MSE는 44kg(97파운드)의 소형 착륙선으로 [22]수성 표면에서 약 1주일 동안 작동하도록 설계되어 있었습니다.직경 0.9m(2피트 11인치)의 디스크로 되어 있어 터미네이터 영역 부근의 위도 85°에 착륙하도록 설계되어 있습니다.제동 기동은 120m(390ft)의 고도에서 착륙선을 제로 속도로 만들고, 이때 추진 장치가 배출되고, 에어백이 팽창되며, 모듈이 최대 충격 속도 30m/s(98ft/s)로 지표면에 떨어집니다.과학적 데이터는 선내에 저장되며 교차 다이폴 UHF 안테나를 통해 MPO 또는 Mio로 중계된다.MSE는 영상 시스템(강하 카메라 및 표면 카메라), 열 흐름 및 물리적 특성 패키지, 알파 입자 X선 분광계, 자력계, 지진계, 토양 침투 장치(몰) 및 마이크로 로버로 [49]구성된 7kg(15lb)의 페이로드를 운반했을 것이다.

아트워크

하야부사2 미션과 마찬가지로 베피콜롬보 미션은 아트워크의 화두입니다.만화가 이시카와 마사유키는 만화 마도와나이 호시와 베피콜롬보 [50][51]우주선으로부터 머큐리를 주인공으로 한 작품을 만들었다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

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