유로파 랜더

Europa Lander
러시아로부터의 프로젝트는 라플라스-P를 참조한다.
유로파 랜더
PIA21048 - Europa Lander Mission Concept (Artist's Rendering), Figure 1.jpg
목성을 배경으로 한 예술가의 Europa Lander 개념
미션형우주생물학
연산자나사
웹사이트www.jpl.nasa.gov/missions/europa-lander/
임무 기간≤ 표면상 22일
우주선 속성
우주선형랜더
발사 질량16.6톤
힘50kWh(배터리에서만)
미션의 시작
출시일자2025년 (1925년)[2]
로켓우주 발사 시스템 또는 상업용 로켓
유로파 착륙선
유로파
지구에서는 블러드 폴즈의 아빙성 미생물 집단이 산소가 없는 추운 어둠 속에서 살아남아 테일러 빙하 아래의 소금물에 살고 있지만, 남극의 이 곳에서 나온다.붉은 색은 용해된 철에서 나온다.

Europa Lander는 목성의 얼음 달인 Europa에 착륙선을 보내기 위해 NASA가 제안한 우주 생물학 미션 개념이다.[3][4]대규모 전략과학임무로 자금을 지원하고 개발하면 2027년 에우로파 클리퍼 탐사위성의 연구를 보완하고 현장에서 분석을 수행하기 위해 출범할 예정이다.[5]

이 임무는 ≈10 cm 이하에서 바이오시그노쳐를 검색하고, 비얼음 근해 물질 구성의 특성을 파악하며, 착륙선 위치 근처에서 액체수와 최근 분출된 물질의 근접성을 파악하는 것이 목적이다.

역사

NASA는 앞서 2005년 Europa Lander 개념으로 Europa Lander 개념을 평가한 바 있다.[6]또한, 2012년에는 착륙선이 평가되었다.[7]2014년 미 하원 세출위원회가 유로파 임무 개념 연구를 계속하기 위해 8000만 달러의 자금을 지원하는 초당적 법안을 발표하는 등 유로파 임무에 대한 지지가 이어졌다.[8][9]

미국 의회는 Europa Lander에 대한 의회 지시를 내렸고, NASA는 2016년에 이 개념을 평가하고 평가하는 연구를 시작했다.[3]이 미션의 개념은 해양 세계 탐험 프로그램에 의해 지원되고 있다.[10]NASA 행성과학부는 2017년 2월 초 보고서를 발표했다.[3]이것은 과학 정의 팀이 6개월 동안 연구한 것이다.[11][12]이 연구는 잠재적인 유로파 착륙선 임무의 과학적인 가치와 공학적인 설계를 평가한다.[12]

미 항공우주국(NASA)의 2021 회계연도 예산안에는 Europa Lander를 의무화하거나 자금을 지원하는 언어가 포함되지 않아 임무의 장래가 불투명해졌다.[13]

유로파 랜더는 2023~2032년 행성과학 퇴폐 보고서로 검토됐으나 천왕성과 탐사선, 엔셀라두스 오빌란데르에 호의적으로 거부됐다.[14]

개요

1차 미션 목표는 바이오시그니처라고 불리는 과거 또는 현재 삶의 유기적 지표를 검출하는 것이다.[15][3][16]이 착륙선은 1990년대 갈릴레오 궤도 탐사선 임무의 논리적 후속조치로 설명되었는데, 그 주요 결과는 거주 가능한 수생 조건을 제공할 수 있는 지표 아래 거대한 해양의 발견이었다.[11]

지구에서 생명체는 본질적으로 물이 존재하는 모든 장소에서 발견될 수 있다.이어 유로파가 태양계 다른 곳에서 생명체를 찾는 데 있어 탁월한 후보라는 것이다.[17]이 지표 밑 물은 지질 활동에 의해 따뜻해질 뿐만 아니라 용해된 광물과 유기 화합물로 농축될 가능성이 있다.[18]

지구에는 태양빛에 접근할 수 없는 다양한 생태계가 존재한다. 대신 열수 분출구나 극초음파[19](극단성분자)에 의한 에너지 생산에 적합한 다른 화학물질의 원천에 의존한다(화학합성법 참조).현재까지 측정한 결과, 유로파는 지구 대양의 약 2배 부피에 달하는 대양을 보유하고 있는 것으로 나타났다.얼음 아래에 있는 이 물 층은 열수 에너지와 화학에 즉시 접근할 수 있도록 달의 내부와 접촉할 수 있다.[3]표면 임무는 Europa의 비교적 젊고 활동적인 표면을 이용할 수 있다. 이 활동으로 인해 표면 아래 깊은 물질이 정기적으로 표면으로 이동될 수 있기 때문이다.[20]

상태

2017년 7월 18일 하원 우주소위원회는 유로파 클리퍼에 대한 청문회를 예정된 대규모 전략과학 임무로 개최하고 이 착륙선을 가능한 후속 작업으로 논의하기 위해 개최하였다.[21]대통령의 2018년과 2019년 연방예산안은 유로파 랜더에 자금을 지원하지는 않지만 개념 연구와[23][24] 필수 과학기구에 대한 연구에 1억9500만 달러를[22] 배정했다.[25]2022년 옴니버스 지출 법안은 향후 해양세계의 육상선 임무를 위해 아이스 위성 표면 기술에 1420만 달러를 배정한다(나사가 유로파 착륙선에 500만 달러를 요청했었다).[26]

목표

착륙선 임무는 세 가지 주요 과학 목표를 가질 것이다.[27]

  • 바이오시그너쳐 검색.
  • 착륙한 임무에 고유하게 이용할 수 있는 상황 기법을 통해 Europa의 거주성을 평가한다.
  • 향후 Europa 탐사를 지원하기 위해 착륙선 스케일의 지표면 및 지표면 아래의 특성을 특성화한다.

우주선

Europa Lander 모듈의[1] JPL에 의한 2019년 개념

비행의 주요 단계는 발사, 크루즈, 디오비트, 하강 및 착륙이다.[28]이 우주선은 여러 모듈로 구성될 것이며, 이 모듈들은 디버팅과 착륙 순서의 다른 단계에서 폐기될 것이다.전체 스택은 태양 전지판을 특징으로 하는 캐리어 스테이지에 의해 추진될 것이다.[1]목성 주위의 궤도를 주입한 후, 이 우주선은 유로파에 착륙을 시도하기 전에 궤도와 속도를 조절하는데 약 2년을 소비하게 된다.[1]

착륙에 대비하여 캐리어 스테이지가 폐기되어 우주선 스택이 감속 및 하강 개시할 DOV(Deorbit Vehicle)라는 구성으로 남게 된다.이 단계의 엔진 모듈인 Deorbit Stage(DOS)는 연소 후 폐기되며, 착륙선과 스카이 크레인 시스템으로 구성된 동력 강하차(PDV)라고 불리는 것이 남게 된다.스카이 크레인 시스템은 테더로 착륙선을 100m(330ft)의 정확도로 연착륙시킬 수 있다.[1]

착륙선은 최대 10cm(3.9인치) 깊이에서 얕은 지표면 아래 표본을 여러 개 파내어 탑재된 실험실로 전달할 수 있는 5도 자유도의 로봇 팔을 특징으로 한다.[1]

힘

착륙 후 착륙선은 방사성 동위원소 열전 발전기(RTG)나 태양열 발전기가 아닌 화학적 배터리 전력을 사용해 최대 22일간 작동하게 된다.[1][12][24]2019년 개념은 4개의 배터리를 제안하며, 이는 22일간의 표면 작업 동안 안전 여유도에 필요한 에너지의 3배를 제공한다.[1]기준선은 지상 임무를 완료하는 데 7일이 걸리며, 추가 15일은 우발상황에 대한 것이다.[1]

전력원과 관계없이 임무의 수명 동안 제한 요인 중 하나는 생존 방사선일 수 있다. Europa의 표면은 2.3 Mrad[1] 또는 540 렘을 경험하는 것으로 추정되지만, 일반적인 지구 표면 선량은 약 0.14 렘/년이다.[29]방사능은 임무 수행 중에 갈릴레오 궤도선의 전자장치를 손상시켰다.[30]

발사 및 궤적

발사체는 우주발사체(SLS)[1][31]로, 2025년에 발사할 것으로 예상된다.SLS는 우주선을 목성 궤도에 진입시키기 위한 고체 추진제, 스카이 크레인 착륙 시스템 등 우주선의 질량이 16.6mt에 달할 경우 제안된다.[32]계산된 궤적 중 하나는 2025년 SLS, 2027년 지구 중력 보조, 2030년 목성/유로파 도착을 볼 수 있다.[12]그것은 Europa에 착륙하기 위해 다음 해에 걸쳐 목성 주위를 공전하는 데 약간의 시간을 보낼 것이다.[12]이 착륙은 목성 둘레에 궤도를 삽입한 지 2년 후에 행해질 것이다.[1]

착륙지점

가장 가까운 갈릴레오 플라이비에서 볼 수 있는 560km(335마일) 고도에서 본 모습

유로파에서는 속도에 맞춰 표면에 착륙해야 하지만, 본질적으로 '진입'이 없는 대기권에서는 하강과 착륙에 불과하다.[28]행성 협회는 NASA가 이 DDL을 디오빗, 하강, 착륙이라고 불렀다고 언급했다.[28]1995년 허블우주망원경을 사용하는 천문학자들은 유로파가 산소로 구성된 매우 약한 외부권을 가지고 있다는 것을 발견했다.[33]지구와 비교하면 대기가 극한까지 얇아 지표면의 압력이 지구의 10배인−12 0.1μPa로 예측된다.[34]

착륙선은 지구와 직접 통신하겠지만, Europa Clipper는 여전히 작동한다면 착륙선을 위한 추가적인 통신 중계기 역할을 할 수 있을 것이다.[28]통신을 보장하기 위해, 착륙선 임무와 함께 재택 비행 궤도선을 포함하자는 제안이 있다.[35]

표면 텍스처

2018년 10월에 발표된 한 연구에 따르면 유로파 표면의 대부분은 15미터(50피트) 높이의 참회라고 불리는, 촘촘히 간격을 둔 얼음 송곳으로 덮여 있을 수 있다고 한다.[36][37]갈릴레오 궤도상에서 이용할 수 있는 영상에는 이를 확인하는 데 필요한 해상도가 없지만 레이더와 열 데이터는 이 해석과 일치한다.[37]이는 2023년과 2024년 각각 발사된 ESA의 목성 아이스문스탐험기(JUICE)와 유로파 클리퍼(Europa Clipper)를 먼저 고화질 정찰한 뒤 상륙작전을 계획할 필요가 있음을 뒷받침한다.[37][38]

과학 페이로드

임무 개념은 자금과 추가 개발을 필요로 할 것이다.주요 요건 중 하나는 달 표면의 방사선 환경에서 작동해야 한다.[11][1]유로파의 방사선 환경은 극심하기 때문에 착륙선은 주노 목성의 주노 방사선 금고로서 추가적인 보호가 필요할 수 있다.[39]이 금고는 특히 궤도 위 전자 장치를 포함한 취약한 시스템에 대한 방사선 피폭을 줄이는 데 도움이 되었다.

나사는 2017년 5월 과학계에 가능한 유로파 랜더 악기에 대해 생각해 보라고 발표했다.[40]개념연구보고서는 2019년 6월에 제공되었다.[41]

NASA는 Europa 탐사 2(ICEE-2)에 따라 2년간 각각 약 200만 달러를 수여하는 14개의 잠재적 기구를 선정했다.[25]ICEE-2 프로젝트는 임무의 과학 목표와 목적을 충족시키기 위한 새로운 계기 접근의 성숙을 가능하게 할 것이다.

ICEE-2 수상자[25]
계기 주임 조사관
C-LIFE: Europa용 콜드 라이트급 이미저 애리조나 대학교 셰인 브린
ELSIE: Europa Lander 스테레오 스펙트럼 영상 실험 스콧 L.미국 존스홉킨스대 응용물리연구소 머치
CORLS : 해양잔여물의 특성화 및 수명의 서명 리카르도 D.메릴랜드 대학교 아레발로
MASPEX-ORCA: 유성 Exploration-ORganic 합성 분석기용 MASS 분광계 크리스토퍼 R.글린, 사우스웨스트 연구소
MOAB: Biosignatures용 Microfluidic Organal Analyzer for Biosignatures 리처드 A.캘리포니아 버클리 대학교 매티즈
EMILI: Europan Molecular Indicators of Life Research[42]. W. B. 브린커호프, 고다드 우주비행센터
CIRS: 소형 통합 라만 분광계 제임스 L. 램버트 제트 추진 연구소
ELM: Europa 발광 현미경 리처드 퀸, 에임스 연구 센터
SIIIOS: 얼음과 해양구조 조사를[43] 위한 지진계 애리조나 대학교 새뮤얼 H. 베일리
ESP: Europa 지진 패키지 마크 P. 패닝, 제트 추진 연구소
미카: 미세유체 빙하-세계 화학 분석기 Antonio J. Ricco, Ames Research Center
자석: 방사선 내성 자기계 Mark B. Moldwin, 미시건 대학교 앤아버
EMS: Europa Magnetotelluric Sounder 로버트 그림 사우스웨스트 연구소
CADMES: Europan 샘플 시스템 측정을 위한 협력적 수용 및 분포 찰스 A.말스핀, 고다드 우주 비행 센터

행성 보호

행성 보호 지침은 육지 유기체에 의한 유로판 해양의 우발적인 오염을 방지해야 하며, 10,000분의 1 미만의 확률 수준으로 피해야 한다.[15][44]착륙선 및 착륙 시스템 구성품은 우주선에 설치하기 전에 모든 부품을 세척 또는 멸균해야 하는 깨끗한 방에서 조립 및 시험해야 한다.착륙선을 인도한 후, 스카이 크레인은 처분하기 위해 목성으로 날아가는 것이 좋다.[45]임무가 끝나면 착륙선이 방화장치를 이용해 자폭할 수도 있다.[15]우주선이 지구와 접촉하지 못할 경우 그 시스템도 작동될 수 있다.[32]

유로파 클리퍼

Europa Clipper는 별도로 발사된 우주선으로 Europa Lander 임무의 기초를 닦을 것이다.[3]이전에는 NASA가 궤도선 발사와 착륙선을 함께 발사하는 것을 평가했지만, 의회의 강력한 지원으로 2016년 별도의 착륙선 임무에 대한 추가 제안이 나왔다.[46]Clipper 궤도 탐사선은 방사선 환경의 특성을 파악하고 착륙 위치를 결정하는 데 도움이 되는 정찰 데이터를 제공할 것이다.[47]

참고 항목

참조

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외부 링크