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갈릴레오 프로젝트

Galileo project
이 기사는 목성 탐사 프로젝트에 관한 것이다.우주선 자체는 갈릴레오(우주선)를 참조한다.항법 위성은 갈릴레오(위성항법)를 참조한다.UFO를 연구하기 위한 프로젝트는 Avi Loeb § 갈릴레오 프로젝트를 참조하십시오.천문학 교육 자원은 갈릴레오 프로젝트를 참조하십시오.
갈릴레오
Artwork Galileo-Io-Jupiter.JPG
목성을 배경으로 한 이오에서의 갈릴레오에 대한 예술가의 개념; 이 삽화에는 고각 안테나가 완전히 배치되어 있지만, 실제로는 안테나가 우주에 있는 동안 끼어서 끝까지 열리지 않았다.
이름목성 궤도 탐사선
미션형목성 궤도선
연산자나사
COSPAR1989-084B
새캣20298
웹사이트solarsystem.nasa.gov/galileo/
임무 기간
  • 계획: 8년, 1개월, 19일
  • 목성 궤도: 7년 9개월 13일
  • 기말고사: 13년 11개월 3일
주행 거리463만177만8000km(28억8000만 mi)[1]
우주선 속성
제조사
발사 질량
  • 합계: 2,560 kg(5,640 lb)[2]
  • 궤도선: 2,220 kg(4,890 lb)[2]
  • 프로브: 340kg(750lb)[2]
건질량
  • 궤도선: 1,880 kg (4,140 lb)[2]
  • 프로브: 340kg(750lb)[2]
페이로드 질량
  • 궤도선: 118 kg(260 lb)[2]
  • 프로브: 30kg(66lb)[2]
힘
  • 오비터: 570와트[2]
  • 프로브: 730와트 시간[2]
미션의 시작
출시일자1989년 10월 18일 16:53:40 (1989-10-18)UTC16:53:40) UTC[3]
로켓 우주왕복선아틀란티스
STS-34/IUS
발사장케네디. LC-39B
입력서비스1995년 12월 8일 01:16 UTC SCET
미션 종료
폐기목성 진입 통제
붕괴일자2003년 9월 21일 18:57:18(2003-09-21)UTC18:57:19) UTC
목성 궤도선
우주선 구성요소오비터
궤도 삽입1995년 12월 8일 01:16 UTC SCET
목성 대기 탐사선
우주선 구성요소프로브
대기권 진입1995년 12월 7일 22:04 UTC SCET
영향부위06°05°N 04°04°W/6.083°N 4.067°W/ 6.083; -4.067(갈릴레오 프로브)
진입로에서.
Galileo mission patch.png
갈릴레오 프로젝트 매니저
관리자 날짜
존 R. 카사니 1977년 10월 – 1988년 2월
딕 스페할스키 1988년 2월 – 1990년 3월
빌 오닐 1990년 3월 – 1997년 12월
밥 미첼 1997년 12월 – 1998년 6월
짐 에릭슨 1998년 6월 – 2001년 1월
에일린 테일리그 2001년 1월 – 2003년 8월
클라우디아 알렉산더 2003년 8월 – 2003년 9월

갈릴레오는 목성과 그 위성을 연구한 미국의 로봇 우주 프로그램이었고, 다른 몇몇 태양계 몸도 연구했다.이탈리아의 천문학자 갈릴레오 갈릴레이의 이름을 딴 이 갈릴레오 우주선은 궤도 탐사선과 진입 탐사선으로 구성되었다.1989년 10월 18일 우주왕복선 아틀란티스에 의해 STS-34 임무로 지구 궤도에 인도되었고, 금성과 지구의 중력 보조 플라이비스를 거쳐 1995년 12월 7일 목성에 도착하여 목성 궤도를 도는 최초의 우주선이 되었다.그것은 목성의 대기를 직접 측정하면서 목성에 첫 번째 탐사선을 발사했다.주요 안테나 문제를 겪고 있음에도 불구하고 갈릴레오는 951 Guffra의 첫 소행성 비행을 달성했고, 243년경 최초의 소행성 달인 Dactyl을 발견했다.1994년 갈릴레오는 슈메이커 혜성을 관찰했다.레비 9의 목성과 충돌.

목성의 대기 구성과 암모니아 구름이 기록되었다.이오의 화산과 목성의 대기와의 플라즈마 상호작용도 기록되었다.갈릴레오가 수집한 자료는 유로파의 얼음 표면 아래 액체 해양의 이론을 지지했으며, 가니메데와 칼리스토의 표면 아래 유사한 액체-염수 층의 징후가 있었다.가니메데는 자기장을 가지고 있는 것으로 밝혀졌으며, 우주선은 유로파, 가니메데, 칼리스토 주위에서 엑스포머에 대한 새로운 증거를 발견했다.갈릴레오는 또한 목성의 희미한 고리 시스템이 네 개의 작은 내 달에 대한 충격으로 인한 먼지로 이루어져 있다는 것을 발견했다.목성의 자기권의 범위와 구조도 또한 지도화되었다.

2003년 9월 20일, 우주 14년, 조비안 계통 8년 만에 갈릴레오의 임무는 목성의 대기권으로 초속 48km(30mi/s) 이상의 속도로 보내져 지구상의 달을 지상 박테리아로 오염시킬 가능성을 완전히 제거함으로써 종료되었다.

배경

목성은 태양계에서 가장 큰 행성으로 다른 행성들을 합친 것보다 두 배 이상의 질량을 가지고 있다.[5]목성에 탐사선을 보내는 것에 대한 고려는 빠르면 1959년 미국항공우주국(NASA) 제트추진연구소(JPL)가 다음과 같은 네 가지 임무 개념을 개발하면서 시작되었다.

  • 깊은 우주 비행은 행성간 공간을 비행할 것이다.
  • 플라이비 미션은 행성을 지나 비행하며 하나의 임무로 여러 행성을 방문할 수 있다.
  • 궤도 탐사선 임무는 상세한 연구를 위해 행성의 궤도에 탐사선을 배치할 것이다.
  • 대기와 표면을 탐사하는 행성 진입 및 착륙 임무.[6]

목성에 대한 두 가지 미션인 파이오니어 10과 파이오니어 11은 1969년에 승인되었고, NASA의 아메스 연구 센터에서는 이 미션들을 계획할 책임이 있다.[7]파이어니어 10호는 1972년 3월 발사돼 1973년 12월 목성 20만km(12만 mi) 내를 통과했다.이어 1973년 4월 발사된 파이오니어 11호가 1974년 12월 목성 3만4000km(2만1000mi) 내부를 통과한 뒤 토성과의 접점으로 향했다.[8]이어 1977년 9월 5일과 8월 20일 각각 발사된 보다 발전된 보이저 1호와 보이저 2호가 1979년 3월과 7월 목성에 도달했다.[9]

계획

입문

보이저 임무의 승인에 따라, NASA의 외부 태양계 임무용 과학 자문 그룹(SAG)은 목성 궤도 비행기와 대기 탐침의 요건을 고려했다.그것은 대기 탐침을 위한 열 차폐를 만드는 기술은 아직 존재하지 않았으며, 실제로 목성에서 발견된 조건 하에서 하나를 시험할 수 있는 시설은 1980년에나 가능할 것이라고 언급했다.또한 방사선이 우주선 부품에 미치는 영향에 대한 우려도 있었는데, 이것은 파이오니어 10과 파이오니어 11이 플라이비스를 실시한 후에 더 잘 이해될 것이다.이는 그 영향이 우려했던 것보다 덜 심각했음을 시사했다.[10]NASA 경영진은 JPL을 목성 궤도 탐사선(JOP) 프로젝트의 리드 센터로 지정했다.[11]존 R. 마리너와 보이저 프로젝트를 이끌었던 카사니는 최초의 프로젝트 매니저가 되었다.[12]JOP는 목성을 방문한 다섯 번째 우주선이 될 것이지만, 목성의 궤도를 도는 첫 번째 우주선이 될 것이며, 그 탐사선은 가장 먼저 대기권에 진입하게 될 것이다.[13]

수직 처리 시설(VPF)에서 갈릴레오는 관성 상부 스테이지 부스터와 짝짓기를 위해 준비된다.

아메스와 JPL이 이때 내린 중요한 결정은 파이오니어호가 아니라 목성궤도선에 보이저호가 사용하는 것과 같은 마리너 프로그램 우주선을 이용하는 것이었다.파이오니어호는 주변을 360도 시야로 볼 수 있는 60rpm으로 우주선을 회전시켜 안정시켰고, 자세제어 시스템이 필요 없었다.이와는 대조적으로, 메리너는 3개의 자이로스코프와 6개의 질소 제트 추진기 2세트를 갖춘 자세 제어 시스템을 가지고 있었다.자세는 일차 센서 2개와 이차 센서 4개로 모니터링한 태양과 카노푸스를 참고하여 결정되었다.관성 기준 장치와 가속도계도 있었다.이를 통해 고해상도 이미지를 촬영할 수 있었지만, 기능성은 가중치를 감수하는 데 그쳤다.마리너는 722kg(1,592lb)의 무게에 비해 파이오니어 선수는 146kg(322lb)에 불과했다.[14]

보이저 우주선은 티탄 IIIE 로켓에 의해 센타우루스 상단의 로켓에 의해 발사되었지만, 타이탄은 그 후 은퇴했다.1970년대 후반, NASA는 재사용 가능한 우주왕복선 개발에 초점을 맞췄는데, 이것은 소모성 로켓을 쓸모없게 만들 것으로 기대되었다.[15]1975년 말 NASA는 미래의 모든 행성 임무는 우주왕복선에 의해 발사될 것이라고 결정했다.JOP가 가장 먼저 그렇게 할 것이다.[16]우주 왕복선은 낮은 지구 궤도 이상의 것을 필요로 하는 탑재물을 발사하기 위해 우주 예인 서비스를 하기로 되어 있었지만, 이것은 승인되지 않았다.그 후 미 공군은 고체 연료의 임시 상부 스테이지(IUS)를 개발했고, 이후 이 목적을 위해 관성 상부 스테이지(동일한 약어로)로 이름을 바꾸었다.[11]

IUS는 대부분의 엔지니어들이 비거짓적이라고 간주하는 것, 그리고 JPL의 행성 과학자들이 싫어하는 것, 즉 이 임무에 도달하는 데 수개월 혹은 수년이 더 걸릴 것이라는 것을 의미하기 때문에 행성을 중심으로 일련의 중력 새총 기술을 사용하는 것에 의존하지 않고 목성에 유하중량을 발사할 만큼 강력하지 않았다.목성.[17][18]이동 시간이 길어질수록 부품이 노후화되고 탑재된 전원 공급과 추진체가 고갈된다는 것을 의미했다.중력 보조 장치 옵션의 일부는 또한 태양 가까이 날아가는 것을 의미했고, 이것은 열적 스트레스를 유발할 것이다.[19]그러나 IUS는 9700kg(2만1400lb)의 추진체를 탑재한 대형과 2700kg(6000lb)의 소형으로 2단계로 모듈형으로 제작됐다.이것은 대부분의 인공위성에 충분했다.그것은 또한 여러 개의 위성을 발사하기 위해 두 개의 큰 단계로 구성될 수 있다.[20]두 개의 크고 한 개의 작은 세 개의 단계를 가진 구성은 행성 임무를 위해 충분할 것이기 때문에 NASA는 3단계의 IUS 개발을 위해 보잉사와 계약을 맺었다.[18]

JOP는 6억3400만 달러(2020년 1억85900만 달러에 상당)의 비용이 들 것으로 추산됐고,[a] 1978 회계연도에는 우주왕복선, 허블우주망원경 등과 자금 경쟁을 벌여야 했다.성공적인 로비 캠페인은 독립 기관 세출 소위원회 위원장인 윌리엄 프록시어 상원의원의 반대 의견을 놓고 JOP와 허블 모두에 대한 자금을 확보했다.미국 의회는 1977년 7월 12일에 목성 궤도 탐사선에 대한 자금 지원을 승인했고, JOP는 회계연도가 시작되는 1977년 10월 1일에 공식적으로 시작되었다.[21]카사니는 이 프로젝트에 더 영감을 주는 이름을 제안했고, 가장 많은 표가 갈릴레오 갈릴레이의 뒤를 이어 '갈릴레오'에게 갔으며, 1610년 처음으로 망원경으로 목성을 본 사람, 그리고 현재 갈릴레이 달로 알려진 것을 발견한 사람, 그리고 가장 많은 표를 얻었다.스타트랙 텔레비전 쇼에 나오는 우주선의 이름이라는 것도 주목받았다.새 이름은 1978년 2월에 채택되었다.[22]

준비

초기 계획들은 1982년 1월 2일에서 12일 사이에 STS-23 우주왕복선 컬럼비아호를 STS-23으로 발사할 것을 요구했는데,[23] 이것은 지구, 목성, 화성이 중력 새총 기동에 사용될 수 있는 방식으로 정렬되었을 때 발사 창구가 되었다.신뢰성을 높이고 비용을 절감하기 위해 갈릴레오 프로젝트의 엔지니어들은 가압된 대기권 진입 탐침에서 환기된 탐침으로 바꾸기로 결정했다.이것은 무게에 100킬로그램(220파운드)을 더했다.신뢰성 향상을 위해 구조 변경 시 165kg(364lb)이 추가됐다.이것은 IUS에서 추가 연료를 필요로 할 것이다.[24]그러나 3단계의 IUS는 그 자체로 약 3,200kg(7,000lb)의 비만이었다.[25]

샌디에이고 항공우주박물관 센타우루스 G 프라임 상단의 갈릴레오 모형

갈릴레오와 IUS를 들어올리려면 우주왕복선 외부 탱크의 특수 경량 버전, 모든 비필수 장비를 벗긴 우주왕복선 궤도선, 정격 전력 수준의 109%인 우주왕복선 주 엔진(SSME)을 사용해야 한다.[18]이 동력 수준에서 작동하려면 보다 정교한 엔진 냉각 시스템의 개발이 필요했다.[26]1980년까지, 우주왕복선 프로그램의 지연은 갈릴레오의 발사 날짜를 1984년으로 앞당겼다.[27]1984년 화성 새총은 여전히 가능했지만, 더 이상 충분하지 않을 것이다.[28]

NASA는 1984년 2월 발사된 우주선과 한 달 뒤 발사된 탐사선으로 갈릴레오를 대기권 탐사선과 목성 궤도선으로 분리하기로 결정했다.탐사선이 도착했을 때, 그 궤도 위성은 목성 주위의 궤도에 있어서, 그것이 릴레이로서의 역할을 수행할 수 있게 했다.두 우주선을 분리하기 위해서는 두 번째 우주선과 두 번째 우주선이 필요했고, 탐사선을 위해 추가로 5,000만 달러(2020년 1억4,700만 달러에 상당)의 비용이 들 것으로 추정되었지만 NASA는 두 우주선에 대한 별도의 보완 입찰을 통해 이 중 일부를 회수할 수 있기를 희망했다.문제는 대기권 탐사선이 2단 IUS로 발사할 정도로 가볍지만, 목성 궤도 위성은 화성에서 중력 보조를 받더라도 너무 무거워 여전히 3단 IUS가 요구된다는 점이었다.[29][28]

1980년 말, IUS의 가격표는 5억 6백만 달러(2020년 1억 4천 8백만 달러에 상당)까지 올랐다.[20]USAF는 이 비용 오버런을 흡수할 수 있었지만(2020년에는 5억2500만 달러에 상당함)[18] NASA는 3단계 버전 개발에 1억 달러(2020년에는 2억9300만 달러에 상당함)가 예산보다 더 많은 1억 달러(2020년에는 2억9300만 달러에 상당함).[30]1981년 1월 15일, NASA의 로버트 A 행정관은 기자 회견. 프로슈는 나사가 3단계 IUS에 대한 지원을 철회하고 센타우루스 G 프라임 상단으로 가는 것은 "합리적인 일정이나 비슷한 비용으로 다른 대체 상위 스테이지가 제공되지 않기 때문"이라고 발표했다.[31]

센타우르스는 IUS보다 많은 이점을 제공했다.가장 중요한 것은 그것이 훨씬 더 강력하다는 것이었다.탐사선과 궤도선은 재결합할 수 있으며, 탐사선은 2년 비행시간 내에 목성으로 직접 전달될 수 있다.[18][17]두 번째는 그럼에도 불구하고 IUS보다 추진력이 낮아 유상하중 손상 가능성을 최소화했다는 점이었다.셋째, 고체연료 로켓이 한번 점화되면 완성되는 것과 달리 센타우르스는 껐다가 다시 켤 수 있었다.이것은 그것을 융통성 있게 해주었고, 이것은 성공적인 임무의 기회를 증가시켰고, 소행성 플라이바이와 같은 선택권을 허용했다.센타우르스는 증명되고 신뢰할 수 있는 반면, IUS는 아직 비행하지 않았다.유일한 우려는 안전에 관한 것이었다; 고체 연료 로켓은 액체 연료 로켓, 특히 액체 수소가 들어 있는 로켓보다 안전하다고 여겨졌다.[18][17]NASA 엔지니어들은 추가 안전 기능이 개발되려면 최대 5년이 걸리고 최대 1억 달러(2020년 2억9300만 달러에 상당)의 비용이 들 것이라고 추정했다.[30][29]

1981년 2월, JPL은 관리예산국(OMB)이 NASA의 예산에 대한 대규모 삭감을 계획하고 있다는 것을 알게 되었고, 갈릴레오를 취소하는 것을 고려하고 있었다.그것을 취소로부터 구한 것은 USAF의 개입이었다.JPL은 자율 우주선에 상당한 경험을 했다.[32]지구로부터의 신호는 목성에 도달하는 데 35분에서 52분이 걸리기 때문에 이것은 깊은 우주 탐사의 필요조건이었다.[33]USAF는 핵 공격에 '강화'되지 않은 지상국에 의존하기보다는 탑재 시스템을 이용해 자신들의 태도를 판단할 수 있도록 위성에 이 능력을 제공하는 데 관심을 가졌으며,[34] 위성항법무기 앞에서 회피조치를 취할 수 있었다.[35]JPL이 목성의 자기권의 강렬한 방사선에 견디도록 갈릴레오를 설계하는 방식에도 관심이 있었다.1981년 2월 6일, 원로원 의장인 스트롬 서먼드는 OMB의 데이비드 스톡맨에게 직접 편지를 써서 갈릴레오가 국가의 방위에 필수적이라고 주장했다.[34]

우주 비행사 존 M. 파비안과 데이비드 M. 워커는 1985년 중반 갈릴레오와 함께 셔틀-센타우루스 모형 앞에서 포즈를 취하고 있다.

1984년 12월 카사니는 갈릴레오 임무에 소행성 29 암피트라이트를 추가하자고 제안했다.목성으로 가는 항로를 계획할 때, 기술자들은 소행성을 피하려고 했다.당시에는 이들에 대해 거의 알려지지 않았으며, 먼지 입자에 둘러싸여 있을 수 있다는 의심을 받았다.먼지 구름 속을 비행하면 우주선의 광학 및 우주선 자체가 손상될 수 있다.안전을 위해 JPL은 소행성을 최소 1만 킬로미터(6,200 mi) 정도 피하고자 했다.1219 브리타, 1972년 이싱과 같은 비행로 근처에 있는 소행성들은 대부분 지름이 몇 킬로미터밖에 되지 않았고 안전한 거리에서 관찰했을 때 거의 가치가 없었지만 29개의 암피트라이트는 소행성들 중 가장 큰 것 중 하나였으며, 심지어 1만 킬로미터(6,200 mi)의 비행거리도 큰 과학적 가치를 가질 수 있었다.이 비행은 우주선이 목성 궤도에 도착하는 것을 1988년 8월 29일에서 12월 10일로 지연시킬 것이고, 추진제의 지출은 목성의 궤도를 11개에서 10개로 줄일 것이다.이를 통해 갈릴레오 프로젝트의 비용에 2000만~2500만 달러(2020년 4300만~5400만 달러에 상당)가 추가될 것으로 예상됐다.29 암피트리트의 비행은 NASA 관리자인 제임스 M에 의해 승인되었다. 1984년 12월 6일 베그즈.[36][37]

시험 중, 우주선 주변에서 전기 신호를 전송하는 데 사용되는 금속 슬립 링과 브러시 시스템에서 오염이 발견되었고, 그것들은 재조립되기 위해 반환되었다.이 문제는 납땜 후 부품을 청소하는 데 사용되는 클로로플루오로카본으로 거슬러 올라간다.그것은 흡수된 후 진공 환경에서 방출되었다.브러시가 마모되면서 발생하는 파편과 섞여 전기 신호 전송에 간헐적인 문제를 일으켰다.전자기 방사선 환경에서 메모리 소자의 성능에서도 문제가 검출되었다.구성요소는 교체되었지만, 그 후 읽기 방해 문제가 발생하여 하나의 메모리 위치에서 읽기가 인접한 위치에 있는 구성요소를 방해했다.이는 전자파 방사선에 덜 민감한 부품을 만들기 위한 변경으로 인해 발생한 것으로 밝혀졌다.각 구성 요소는 제거, 재테스트, 교체해야 했다.모든 우주선 부품과 예비 부품은 최소 2,000시간의 테스트를 받았다.이 우주선은 목성에 도달하여 임무를 수행할 수 있을 만큼 충분히 긴 최소 5년 동안 지속될 것으로 예상되었다.1985년 12월 19일, 그것은 여행의 첫 번째 구간인 플로리다의 케네디 우주 센터로의 여행으로 캘리포니아 패서디나에서 JPL을 출발했다.[38]갈릴레오 임무는 1986년 5월 20일 우주왕복선 아틀란티스를 이용하여 STS-61-G로 예정되어 있었다.[39][40]

재고

1986년 1월 28일, 우주왕복선 챌린저호가 STS-51-L 임무에서 이륙했다.고체로켓 부스터가 비행 73초 만에 고장 나 우주선이 산산조각 나 승무원 7명 전원이 사망했다.[41]우주왕복선 챌린저호 참사는 그때까지 미국의 최악의 우주 재해였다.[42]갈릴레오 프로젝트에 대한 즉각적인 영향은 재난의 원인을 조사하는 동안 우주왕복선이 이륙하지 못했기 때문에 5월 발사 날짜를 맞출 수 없다는 것이었다.그들이 다시 비행했을 때, 갈릴레오는 국방부 발사, 추적 및 데이터 중계 위성 시스템, 허블 우주 망원경과 경쟁해야 했다.1986년 4월까지 우주왕복선은 빠르면 1987년 7월 이전에 다시 비행하지 못할 것으로 예상되었고, 갈릴레오는 1987년 12월 이전에 발사될 수 없었다.[43]

1989년 10월 19일부터 2003년 9월 30일까지 갈릴레오의 궤적 애니메이션
갈릴레오· 목성· 지구· 금성· 951 가스프라· 243 아이다

로저스 위원회는 1986년 6월 6일 보고서를 제출했다.[43]NASA의 안전 프로토콜과 위험 관리에 대한 비판이었다.[44]특히 센타우르-G 단계의 위험성에 주목했다.[45]1986년 6월 19일, NASA 관리자 제임스 C. 플레처는 셔틀-센타우르 프로젝트를 취소했다.[46]이는 챌린저호 참사 이후 NASA 경영진이 위험을 더 싫어한 탓도 있다. NASA 경영진은 또한 우주왕복선을 다시 비행시키는 데 필요한 돈과 인력을 고려했고, 셔틀-센타우르호와의 미해결 문제를 해결하기 위한 자원이 부족하다고 결정했다.[47]우주왕복선에 대한 변화는 예상보다 광범위하게 증명되었고 1987년 4월 JPL은 1989년 10월 이전에 갈릴레오를 발사할 수 없다는 통보를 받았다.[48]갈릴레오 우주선은 JPL로 다시 보내졌다.[49]

센타우르스가 없으면 우주선을 목성으로 데려갈 수 있는 수단이 없어 보였고, 다음 순방은 스미스소니언 연구소로 가는 것 같은 때를 노렸다.[50]우주 비행 준비를 위한 비용은 연간 4000만 달러에서 5000만 달러(2020년 8200만 달러에서 1억200만 달러)로 계산되었고, 전체 프로젝트의 예상 비용은 14억 달러(2020년 30억 달러)로 불어났다.[51]

JPL에서, 갈릴레오 미션 디자인 매니저 겸 항해팀장인 로버트 미첼은 데니스 번스, 루이스 다마리오, 로저 디흘, 그리고 그 자신으로 구성된 팀을 소집하여, 2단계의 IUS만을 사용하여 갈릴레오를 목성으로 데려갈 궤적을 찾을 수 있는지 알아보았다.로저 디흘은 목성에 도달하는 데 필요한 추가 속도를 제공하기 위해 일련의 중력 새총을 사용하는 아이디어를 생각해 냈다.이를 위해서는 갈릴레오가 금성을 지나 지구를 두 번 지나야 할 것이다.이를 금성-지구-지구 중력 보조(VEGA) 궤도로 지칭했다.[52]

아무도 미처 생각하지 못했던 이유는 지구와의 두 번째 만남이 우주선에 여분의 에너지를 주지 않을 것이기 때문이었다.Diehl은 이것이 필요하지 않다는 것을 깨달았다; 두 번째 지구와의 만남은 단지 목성을 위한 코스에 그것을 놓기 위해 방향을 바꾸었을 뿐이다.[52]비행시간을 6년으로 늘린 것 외에도, VEEGA 궤적은 NASA 딥 스페이스 네트워크(DSN)의 관점에서 추가적인 단점이 있었다: 갈릴레오는 지구로부터 최대 범위에 있을 때 목성에 도착할 것이고, 최대 범위는 최소 신호 강도를 의미했다.게다가, 그것은 +18도의 북쪽이 아닌 -23도의 남쪽의 열화를 가지고 있기 때문에, 주된 추적국은 오스트레일리아의 캔버라 심층 우주 통신 단지가 될 것이며,[53] 그것의 두 개의 34미터와 한 개의 70미터의 더듬이가 있을 것이다.이는 파크스 천문대의 64m 안테나를 보완한 것이다.[54]

갈릴레오는 우주왕복선 아틀란티스호에서 풀려날 준비가 되어 있다.관성 상부 스테이지(흰색)가 부착되어 있다.

당초에는 VEEGA 궤적이 11월 발사를 요구한다고 생각했지만, 다마리오와 번스는 금성과 지구 사이의 중간 코스 수정도 10월 발사를 허용할 것으로 계산했다.[55]그렇게 우회적인 경로를 택한다는 것은 갈릴레오가 목성에 도착하는 데 단 30개월이 아니라 60개월이 걸릴 것이라는 것을 의미했지만, 목성에 도착하게 될 것이다.[50]USAF의 타이탄 4호 발사 시스템을 센타우르 G 프라임 상단과 함께 사용하는 것을 고려했다.[56]이는 한동안 예비용으로 유지되었으나 1988년 11월 미 항공우주국(USAF)은 우선순위가 높은 국방부 임무의 밀려서 1991년 5월 발사 기회에 맞춰 타이탄 IV를 제공할 수 없다고 NASA에 통보했다.[57]그러나 USAF는 당초 국방부 임무에 배정됐던 IUS-19를 갈릴레오 임무에 사용할 수 있도록 공급했다.[58]

갈릴레오의 발사 날짜가 다가오자, 갈릴레오의 방사성 동위원소 열전 발전기(RTG)와 범용열원(GPHS) 모듈에서 플루토늄으로부터 대중 안전에 허용할 수 없는 위험으로 인식되는 것을 우려한 반핵 단체들은 갈릴레오의 발사를 금지하는 법원의 가처분 신청을 냈다.[59]RTG는 태양으로부터 거리를 비행해야 했기 때문에 태양 에너지를 실용적으로 사용할 수 없었기 때문에 깊은 우주 탐사에 필요했다.[60]그들은 수 년 동안 무사히 행성 탐사에 사용되어왔다: 국방부의 링컨 실험 위성 8/9는 갈릴레오보다 7% 더 많은 플루토늄을 가지고 있었고, 두 보이저 우주선은 각각 80%의 플루토늄을 운반했다.[61]1989년까지 22개의 우주선에 플루토늄이 사용되었다.[62]

활동가들은 1978년 소련의 핵추진 코스모스 954 위성이 캐나다에서 추락한 것과 챌린저호 참사를 기억하면서도 핵연료는 포함되지 않아 우주선 고장에 대한 대중의 인식을 높였다.갈릴레오의 VEEGA 궤적이 요구하는 대로 어떤 RTG도 가까운 거리, 고속으로 지구를 지나쳐 비 오르비탈 스윙을 한 적이 없었다.이것은 갈릴레오의 플루토늄을 지구 대기에 분산시킬 수 있는 새로운 임무 실패 방식을 만들어냈다.갈릴레오 임무의 강력한 지지자인 과학자 칼 세이건은 "이 논쟁의 어느 쪽도 터무니없는 것은 없다"[60]고 썼다.

JPL은 챌린저호 참사가 발생하기 전 1만4000킬로파스칼(2000 psi)의 압력을 고장 없이 견딜 수 있다는 RTG에 대한 충격시험을 실시했는데, 발사대의 폭발에도 견딜 수 있었을 것이다.수용 불가능한 추가 중량을 더하기 때문에 차폐를 추가할 가능성은 고려되었지만 기각되었다.[63]챌린저호 참사 이후 NASA는 갈릴레오를 탑승시킨 상태에서 이런 사건이 발생할 경우 발생할 수 있는 영향에 대한 연구를 의뢰했다.JPL 엔지니어인 Angus McRonald는 우주왕복선이 해체된 고도에 따라 어떤 일이 벌어질지 결정했다고 말했다.만약 갈릴레오가/IUS 조합은 27,000m(9만ft)로 궤도선으로부터 자유로워졌고, RTG는 녹지 않고 지구로 떨어져 플로리다 해안에서 약 240km(150mi) 떨어진 대서양에 떨어질 것이다.반면 궤도선이 고도 9만8700m(32만3800ft)에서 깨지면 초속 2425m(7957ft/s)로 이동하면서 RTG 케이스와 GPHS 모듈이 녹은 뒤 플로리다 해안에서 640km(400mi) 떨어진 대서양에 떨어졌다.[64][65]NASA는 반핵 단체들이 430분의 1에 달할 것이라고 생각했지만, 그러한 재앙의 가능성은 2,500분의 1이라고 결론지었다.[59][66]한 개인의 위험은 1억분의 1로, 번개에 의해 사망할 위험보다 약 2배 적은 규모일 것이다.[67]VEEGA 기동 중 부주의로 대기권에 재진입할 수 있다는 예상은 200만분의 1도 안 되는 것으로 추정되었지만,[61] 사고는 최대 11,568개의 큐리(428,000 GBq)를 방출했을 수도 있다.[68]

발사하다

주요기사 : STS-34
갈릴레오를 태운 STS-34 발사

STS-34는 1989년 10월 12일로 예정된 갈릴레오를 우주왕복선 아틀란티스호에서 발사하기 위해 지정된 임무였다.[69]이 우주선은 한밤중에 JPL을 출발한 고속 트럭 호송차에 의해 케네디 우주 센터에 인도되었다.이 우주선이 반핵 운동가나 테러리스트들에게 납치될지도 모른다는 우려가 있었기 때문에, 이 루트는 운전자들로부터 비밀에 부쳐졌고, 그들은 밤과 다음날을 운전하며 음식과 연료만을 위해 멈췄다.[70]

발사 중단을 위한 3개 환경단체의 마지막 노력은 컬럼비아 서킷에 의해 거부되었다.패트리샤 발드 대법원장은 이에 동의하는 의견으로 법적 난관이 경미한 것은 아니지만 NASA가 임무의 환경평가를 편찬하는데 부적절하게 행동했다는 증거가 없으며 따라서 상소는 기술적 이유로 거부되었다고 썼다.10월 16일, 8명의 시위자들이 케네디 우주 센터에 무단 침입한 혐의로 체포되었다. 3명은 수감되었고 나머지 5명은 석방되었다.[71]

발사가 두 차례 연기된 것은 첫째는 10월 17일로 연기를 강행한 주엔진 컨트롤러 결함, 그 다음 날 악천후로 인해 다음날로 연기할 필요가 있었지만 발사 기간이 11월 21일까지 연장되었기 때문에 이는 우려할 일이 아니었다.[72][71]아틀란티스는 마침내 10월 18일 16시 53분 40초에 이륙해 343km(213mi)의 궤도에 진입했다.[72]갈릴레오는 10월 19일 UTC 00:15에 성공적으로 배치되었다.[43]IUS 화상에 이어 갈릴레오 우주선은 단독 비행을 위한 구성을 채택했고, 10월 19일 01:06:53 UTC에서 IUS와 분리되었다.[73]발사는 완벽했고, 갈릴레오는 곧 시속 14,000km(9,000mph)가 넘는 속도로 금성을 향해 나아갔다.[74]아틀란티스는 10월 23일 지구로 안전하게 돌아왔다.[72]

비너스 조우

2월 9일 비너스와의 만남은 DSN의 캔버라(Canberra)와 마드리드 심우주통신단지(Madrid Deep Space Communications Complexs)가 본 것이다.[75]갈릴레오는 1990년 2월 10일 05:58:48 UTC로 16,106 km (10,008 mi)의 거리를 비행했다.[73]DSN에 의해 수집된 도플러 데이터는 JPL이 중력 보조 기동이 성공적이었는지 확인할 수 있도록 했고, 우주선은 예상 속도 2.2 km/s(1.4 mi/s)의 증가를 얻었다.불행히도 비행기로 3시간째 진입한 골드스톤의 추적소는 강풍으로 인해 폐쇄되었고 도플러 데이터는 유실되었다.[75]

갈릴레오의 솔리드 스테이트 이미징(SSI) 시스템이 1990년 2월에 찍은 비너스의 바이올렛 빛 이미지

금성은 우주선이 작동하도록 설계된 것보다 태양에 훨씬 더 가까웠기 때문에, 열 손상을 피하기 위해 많은 주의를 기울였다.특히 X-밴드 고득 안테나(HGA)는 전개되지 않고 우산처럼 접은 채 태양을 가리켜 그늘지고 시원하게 유지했다.이는 소형 S밴드 로우 게인 안테나(LGA) 2개를 대신 사용해야 한다는 것을 의미했다.[76]HGA에서 예상한 13만4000비트/s에 비해 초당 최대 대역폭이 1200비트였다.우주선이 지구에서 더 멀리 이동함에 따라 갈릴레오보다 우선순위가 낮은 다른 사용자들의 손상에 DSN의 70m(230ft) 접시를 사용할 필요도 생겼다.그렇더라도 다운링크 원격측정률은 금성이 날아간 지 며칠 만에 40비트/s로 떨어졌고, 3월에는 불과 10비트/s로 떨어졌다.[75][77]

비너스는 많은 자동 플라이비, 탐사선, 풍선, 착륙선, 가장 최근에 마젤란 우주선, 그리고 갈릴레오는 금성을 염두에 두고 설계되지 않았다.그럼에도 불구하고 근적외선 지도분광계(NIMS) 등 우주선을 타고 금성으로 날아간 적이 없는 일부 기구를 운반해냈기 때문에 유용한 관측을 할 수 있었다.[77]망원경으로 금성을 관찰한 결과, 금성 대기의 온실가스가 차단하지 않는 적외선 스펙트럼의 특정 부분이 있어 이들 파장에서는 투명하게 볼 수 있었다.이를 통해 NIMS는 구름을 볼 수 있었고 지구 망원경의 3~6배 해상도로 금성의 밤쪽 적도 및 중위도 지도를 얻을 수 있었다.[78]자외선 분광계(UVS)[78][79][80]도 비너스 구름과 움직임을 관찰하기 위해 배치되었다.

갈릴레오가 금성의 태양풍과의 상호작용에 의해 야기된 활 충격을 통해 움직였을 때 갈릴레오의 정력적인 입자 검출기(EPD)를 사용하여 또 다른 일련의 관측을 실시했다.지구의 강한 자기장은 중심에서 약 6만5000km(4만 mi) 떨어진 곳에서 이런 현상이 일어나지만 금성의 약한 자기장은 거의 표면에서 활파가 일어나기 때문에 태양풍은 대기와 상호작용을 한다.[81][82]금성에서 번개에 대한 수색은 플라즈마파 탐지기(PDPD)를 사용하여 실시되었는데, 번개에 의한 것으로 보이는 9개의 폭발을 기록했지만 솔리드 스테이트 영상 시스템(SSI)으로 번개의 이미지를 포착하려는 노력은 실패했다.[80]

지구와의 만남

플라이비스

갈릴레오는 1990년 4월 9일에서 12일, 11에서 12일에 두 개의 작은 코스 수정을 했다.[55]이 우주선은 1990년 12월 8일 20:34:34:34 UTC에서 처음으로 960 km(600 mi)[73]의 사거리를 비행했다.이는 예상보다 불과 8km(5mi) 높았고, 가장 가까이 접근한 시간은 1초밖에 걸리지 않았다.깊은 우주 탐사선이 행성간 우주 공간에서 지구로 돌아온 것은 이번이 처음이었다.[55]1992년 12월 8일 15:09:25 UTC에서 지구의 두 번째 비행 거리는 304 km(189 mi)이었다.[73]이번에 우주선은 남대서양 상공에서 목표 지점으로부터 1킬로미터 이내를 통과했다.이는 너무 정확해 예정된 코스 교정이 취소돼 추진체 5kg(11lb)이 절약됐다.[83]

지구의 활 쇼크와 태양풍

1990년 12월에 찍은 갈릴레오 지구의 모습

그 기회는 일련의 실험을 할 수 있는 기회가 주어졌다.갈릴레오가 지구의 날 옆을 지나갈 때 지구의 활 쇼크에 대한 연구가 실시되었다.태양풍은 초속 200~800km(120~500mi/s)로 이동하며 지구의 자기장에 의해 굴절되어 행성의 반경 천 배 이상에 걸쳐 지구 어두운 쪽에 자기 꼬리를 형성한다.관측은 갈릴레오가 지구에서 56,000km(35,000mi) 떨어진 곳에서 지구의 어두운 쪽에 있는 자기 꼬리를 통과했을 때 이루어졌다.당시 자력권은 상당히 활발했고, 갈릴레오는 번개에 의해 발생하는 자력 폭풍과 휘파람을 감지했다.NIMS는 중층권 구름을 찾기 위해 고용되었는데, 이는 산업 공정에서 방출되는 메탄에 의한 것으로 여겨진다.보통 9월이나 10월에만 볼 수 있지만 갈릴레오는 12월에 이를 감지할 수 있었는데, 이는 지구 오존층 손상의 징후였다.[84][85]

지구 생명체의 원격탐지

천문학자인 칼 세이건은 지구상의 생명체가 우주에서 쉽게 발견될 수 있는지에 대한 문제를 곰곰이 생각하면서, 1990년 12월 첫 지구 비행 동안 갈릴레오의 원격 감지 도구를 사용하여 1980년대 후반에 일련의 실험을 고안했다.데이터 획득과 처리 후, 세이건은 1993년 네이처에 실험 결과를 상세히 기술한 논문을 발표했다.갈릴레오는 실제로 현재 "생명에 대한 사간 기준"이라고 언급되는 것을 발견했다.여기에는 광합성 식물에서 엽록소에 의한 흡수에 의해 야기된 가시 스펙트럼의 적색 끝(특히 대륙 상공에서)에서의 강한 빛 흡수, 식물 활동의 결과인 분자 산소의 흡수 밴드, 메탄 i의 몰당 ~1 마이크로몰(μmol/mol)에 의한 적외선 흡수 밴드(μmol/mol)가 포함되었다.n 지구의 대기(화산이나 생물학적 활동에 의해 보충되어야 하는 기체)와 변조된 협대역 무선파 전송은 알려진 자연원과는 전혀 다른 특성이다.따라서 갈릴레오의 실험은 신생 과학인 우주 생물학적 원격 감지에서 최초의 통제 장치였다.[86]

갈릴레오 광학 실험

1992년 12월, 갈릴레오의 두 번째 중력 보조 행성 지구 비행 동안, 또 다른 획기적인 실험이 수행되었다.갈릴레오의 CCD로 강력한 레이저에서 나오는 광 펄스를 감지해 우주에서의 광학 통신을 평가했다.갈릴레오 광학 실험(GOPEX)으로 불리는 이 실험은 두 개의 별도 장소를 이용해 레이저 펄스를 우주선에 투사했는데,[87] 하나는 캘리포니아의 테이블 마운틴 천문대에서, 다른 하나는 뉴멕시코의 스타파이어 광학 범위에 있었다.Table Mountain 사이트에서는 빈도가 두 배로 증가함 Nd:532nm의 파장에서 작동하는 YAG 레이저의 반복률은 최대 15~30Hz, 펄스 전력 전폭은 수십 메가와트 범위에서 절반의 최대치(FWHM)로, 갈릴레오로의 전송을 위한 0.6m(2.0ft) 카세그레인 망원경과 결합되었다.스타파이어 레인지 사이트는 4.9피트(1.5m)의 더 큰 망원경으로 비슷한 설정을 사용했다.갈릴레오의 560nm 중심 녹색 필터를 사용한 긴 노출(약 0.1~0.8초) 이미지는 최대 600만 km(370만 mi)의 거리에서도 레이저 펄스를 선명하게 보여주는 지구의 이미지를 생성했다.[88]

악천후, 미국 우주방위작전센터(SPADOC)에 의한 레이저 전송 제한, 우주선의 스캔 플랫폼 가속으로 인한 포인팅 에러(노출 시간 400ms 미만의 모든 프레임에서 레이저 검출 방지) 등이 모두 감소에 기여했다.f 전체 159 프레임 중 48 프레임에 대한 레이저 전송의 성공적인 탐지 수입니다.그럼에도 불구하고, 이 실험은 엄청난 성공으로 여겨졌고, 획득된 데이터는 우주선에서 지구로 대량의 데이터를 매우 빠르게 보낼 레이저 다운링크를 설계하는 데 사용될 것 같다.이 계획은 2004년에 미래의 화성 궤도를 도는 우주선과 데이터 연결을 위해 연구되었다.[88]

달 관측

고득점 안테나 문제

안테나가 완전히 전개되지 않은 갈릴레오 그림

갈릴레오가 일단 지구를 넘어서면, HGA를 고용하는 것은 더 이상 위험하지 않기 때문에, 1991년 4월 11일, 갈릴레오는 그것을 풀라는 명령을 받았다.이는 소형 듀얼 구동 액추에이터(DDA) 모터 2개를 사용해 이뤄졌으며, 1개가 고장 나면 165초, 즉 330초가 걸릴 것으로 예상됐다.그들은 웜 기어를 운전할 것이다.안테나는 흑연-이폭시 갈비뼈 18개를 가지고 있었는데, 드라이버 모터가 시동되어 갈비뼈에 압력을 가하면, 그들의 끝이 컵 밖으로 튀어나오도록 되어 있었고, 안테나는 우산처럼 펼쳐지곤 했다.완전히 전개된 구성에 도달하면, 예비 마이크로스위치가 모터를 정지시킬 것이다.그렇지 않으면 그들은 과열되지 않도록 자동으로 정지되기 전에 8분 동안 달릴 것이다.[89][90]

갈릴레오의 원격측정을 통해, 조사자들은 전기 모터가 56초 동안 정지하고, 우주선의 회전 속도가 감소하고, 흔들림이 증가했다는 것을 알아냈다.겨우 15개의 갈비뼈가 튀어나와 안테나는 옆으로 반쯤 열린 우산처럼 보였다.첫 번째 제안은 안테나를 다시 접고 개방 순서를 다시 시도해 보는 것이었다.이는 가능하지 않았다. 비록 모터가 역주행할 수 있었지만 안테나는 이를 위해 설계되지 않았고, 와이어 메쉬가 걸리지 않도록 지구 상에서 수행되었을 때 인간의 도움이 필요했다.DDA에서 매번 가용 토크가 적다는 사실이 나중에 밝혀졌으므로 5번의 전개 및 보관 작업 후 DDA 토크는 원래 값의 절반이었다.[91]

갈릴레오 팀이 가장 먼저 시도한 것은 우주선을 태양으로부터 멀리 떨어진 곳으로 회전시키고, 그 소켓에 핀을 고정시키는 마찰이 문제라는 가정하에 다시 뒤로 회전시키는 것이었다.만약 그렇다면, 갈비뼈를 가열하고 식히면 갈비뼈가 소켓에서 튀어나올 수 있다.이 일은 일곱 번이나 했지만 아무 성과도 없었다.이어 LGA-2(HGA와 LGA-1의 반대방향으로 맞선)를 하드 스톱까지 145도나 휘두르며 우주선을 흔들었다.이것은 아무런 효과도 없이 여섯 번이나 행해졌다.마지막으로, 그들은 DDA 모터를 1.25헤르츠와 1.875헤르츠로 펄스시켜 안테나를 흔들어 보았다.이것은 토크를 최대 40%까지 증가시켰다.모터는 1992년 12월과 1993년 1월 3주 동안 1만3000번 파동했지만 볼스크루를 종점 밖으로 1바퀴 반 회전하는 데 그쳤다.[91][92]

높은 이득 안테나를 연 갈릴레오

조사관들은 갈릴레오가 챌린저호 참사 이후 창고에서 보낸 4.5년 동안 갈비뼈와 컵의 끝 사이의 윤활유가 우주선을 위해 캘리포니아와 플로리다를 오가는 트럭을 타고 세 차례의 국토 횡단 여행 중 진동에 의해 침식되고 마모되었다고 결론지었다.[93]실패한 갈비뼈는 갈릴레오를 이 여행에서 실어 나르는 평평한 침대 트레일러에 가장 가까운 것이었다.[94]육상 운송의 사용은 부분적으로 비용 절감을 위한 것이었다. 즉, 항공 운송은 여행당 6만 5천 달러(2020년 12만 달러에 상당함)의 추가 비용이 들 것이다. 또한 항공기의 하역 작업에 필요한 처리량을 줄일 수 있었는데, 이는 손상의 주요 위험으로 간주되었다.[95]이 우주선은 또한 IUS에 의해 진공 환경에서 심한 진동을 받았다.시험 HGA를 이용한 지구 실험에서는 한쪽에 붙어 있는 갈비 세트로 DDA 토크를 최대 40%까지 감소시킨 것으로 나타났다.[94]

안테나 윤활유는 발사 10년 전만 해도 단 한 번 적용됐다.게다가, HGA는 손상이 발생할 경우 갈릴레오에 설치할 수 있는 백업 유닛이 없었기 때문에 일반적인 엄격한 테스트를 받지 않았다.비행준비가 된 HGA는 단 한 번도 열평가 시험을 받지 못했으며, 임무 전에 겨우 6번 정도 풀렸다.그러나 시험으로 문제가 드러나지 않았을지도 모른다. 루이스 연구소는 지구상에서 이 문제를 결코 재현할 수 없었으며, 수송 중 윤활유 손실, IUS에 의한 발사 중 진동, 그리고 맨 금속을 만질 때 차가운 용접을 할 수 있는 공간의 진공 상태에서의 장기간의 결합으로 추정되었다.잉잉[96]

다행히 LGA-1은 동위원소 방식으로 신호를 전송했기 때문에 그 대역폭이 고게인 안테나의 대역폭보다 현저히 낮았다; 고게인 안테나는 초당 134킬로비트로 전송될 예정이었지만, LGA-1은 약 8~16킬로비트로만 전송될 예정이었다.초당 비트약 15~20와트의 전력으로 전송된 LGA-1은 지구에 도달해 70m의 대형 조리개 중 하나에 의해 수집된 것으로, 총 전력량은 약 10제프토와트였다.[97]정교한 기술의 구현, 여러 개의 딥 스페이스 네트워크 안테나의 배열, 갈릴레오의 신호를 청취하는 데 사용되는 수신기에 대한 민감도 업그레이드를 통해, 데이터 처리량을 초당 최대 160비트로 증가시켰다.[98][99]데이터 압축을 추가로 사용함으로써 유효 대역폭을 초당 1,000비트로 높일 수 있었다.[99][100]

목성과 그 위성에 수집된 데이터는 우주선의 탑재 테이프 레코더에 저장되었고, 저궤도 안테나를 사용하여 탐사선 궤도의 긴 아포피스 부분 동안 지구로 다시 전송되었다.동시에 목성의 자기권에 대한 측정이 이루어졌고 지구로 다시 전달되었다.가용 대역폭의 감소는 임무 전체에 걸쳐 전송되는 총 데이터 양을 줄였지만,[98] 1992년부터 1997년까지 갈릴레오의 프로젝트 매니저인 윌리엄 J. 오닐은 갈릴레오의 과학 목표의 70%가 여전히 충족될 수 있다고 자신감을 나타냈다.[101][102][103]저장용 자기테이프를 사용하기로 한 결정은 보수적인 것으로, 테이프 사용이 보편화되던 1970년대 후반에 취해졌다.그러나 보수주의는 엔지니어들에게만 국한되지 않았다; 1980년 갈릴레오의 결과가 종이 대신에 전자적으로 배포될 수 있다는 제안은 지질학자들에 의해 터무니없는 것으로 여겨졌다. 저장고는 엄청나게 비쌀 것이라는 이유로; 그들 중 일부는 컴퓨터에 치수를 재는 것이 나무로 만든 자를 넣는 것과 관련이 있다고 생각했다.화면에 [104]띄우다

소행성 충돌

951 가스프라

951 Guffra (색상화 강화)

소행성대에 진입한 지 두 달 후인 1991년 10월 29일, 갈릴레오는 초속 약 8km(5.0mi/s)의 상대 속도로 S형 소행성 951 가스프라를 22:37 UTC 거리 1,604km(997mi)까지 지나쳐 [105]우주선에 의한 최초의 소행성 접전을 수행했다.[73]모두 57개의 가스프라 영상이 SSI와 함께 촬영되어 소행성의 약 80%를 덮고 있다.[106]HGA가 없다면 비트 전송률은 약 40bit/s에 불과했기 때문에, 한 영상이 지구로 다시 전송되는 데 최대 60시간이 걸렸다.갈릴레오 프로젝트는 1991년 11월 7일부터 14일까지 캔버라의 70m 접시 시간의 80시간을 확보할 수 있었지만,[107] 더 많은 지표면의 저해상도 영상을 포함해 촬영한 대부분의 영상은 1992년 11월에야 지구로 전송되었다.[105]

이 이미지에는 약 19 X 12 X 11 킬로미터(11.8 X 7.5 X 6.8 mi)의 크레이티드 및 불규칙한 몸매가 나타났다.[106]그것의 모양은 그 크기의 소행성으로는 놀랄만한 것이 아니었다.[108]측정은 소행성의 구성과 물리적 특성을 나타내기 위해 NIMS를 사용하여 수행되었다.[109]가스프라에는 100~500m(330~1640ft) 크기의 작은 분화구가 600개가 넘지만 큰 분화구가 없어 비교적 최근의 기원을 암시한다.[105]하지만 일부 침식된 분화구가 침식됐을 가능성도 있다.아마도 가장 놀라운 특징은 몇 개의 비교적 평평한 평면 영역이었을 것이다.[108]소행성 부근의 태양풍 측정 결과 가스프라로 수백㎞의 방향을 바꾸는 것으로 나타났는데, 이는 자기장이 있을지도 모른다는 암시를 주었지만 이는 확실치 않았다.[105]

243 아이다와 닥틸

주요기사 : 243 아이다
243 아이다, 달 닥틸을 오른쪽에 두고 있다.

두 번째 지구와의 만남에 이어 갈릴레오는 1993년 8월 28일 UTC 16:52:04에서 243 아이다라는 또 다른 소행성을 2,410km(1,500mi)의 범위에서 근접 관측했다.측정은 갈릴레오에서 SSI와 NIMS를 사용하여 수행되었다.이 이미지들은 아이다가 46개의 이미지에서 나타난 지름 1.6km(0.99mi) 정도의 작은 달을 가지고 있다는 것을 보여주었다.[110][111]

달 이름을 선정하기 위한 대회가 열렸는데, 달은 전설의 Dactyloi의 이름을 따서 Dactyloi라고 불렸고, Dactyl의 분화구는 개인 Dactyloi의 이름을 따서 명명되었다.243 아이다의 지역은 243 아이다의 발견자인 요한 팔리사가 그의 관찰을 한 도시를 따서 명명되었고, 243 아이다의 능선은 죽은 갈릴레오 팀원들을 기리기 위해 명명되었다.[112]Dactyl은 최초로 발견된 소행성 달이다.이전에 소행성의 위성은 희귀한 것으로 추정되었다.Dactyl의 발견은 그들이 사실 꽤 흔한 것일 수도 있음을 암시했다.이 데이터의 후속 분석에서 닥틸은 S형 소행성으로 나타났으며, 243 이다와는 현저히 다른 것으로 나타났다.두 가지 모두 코로니스의 모체의 분열에 의해 만들어졌을 것이라는 가설이 제기되었다.[110][111]

LGA 사용 요건으로 인해 비트 전송률이 40bit/s로 나타났으며, 1993년 8월 28일~9월 29일, 1994년 2월~6월까지만 비트 전송률이 나왔다.갈릴레오의 테이프 레코더는 이미지를 저장하는 데 사용되었지만, 주 목성 임무에도 테이프 공간이 필요했다.330개 중 2, 3개의 라인의 영상 파편만 처음에 전송하는 기술이 개발되었다.그 후 그 이미지가 243 이다인지 빈 공간인지에 대한 판단이 내려질 수 있었다.궁극적으로, 기록된 SSI 데이터의 약 16%만이 지구로 보내질 수 있다.[113]

목성까지의 항해

슈메이커 혜성-레비 9

주요 기사:슈메이커 혜성-레비 9
목성과 제화공 혜성의 네 가지 이미지-갈릴레오가 찍은 가시광선의 레비 92억 3천 8백만 킬로미터의 거리에서 2+1/3초 간격 ( (×10^6 mi)

갈릴레오의 주요 임무는 2년 동안 조비안 체제에 대한 연구였지만 도중에 특이한 기회가 생겼다.1993년 3월 26일 혜성을 쫓는 천문학자 캐롤린 S. 슈메이커, 유진 M. 제화공과 데이비드 H. 레비는 목성의 궤도를 도는 혜성의 파편을 발견했다.그것들은 목성의 로슈 한계선 내에서 지나가고 조수력에 의해 갈라진 혜성의 잔해였다.그것은 혜성 슈메이커-라고 명명되었다.레비 9. 계산 결과 1994년 7월 16일에서 24일 사이에 행성에 충돌할 것으로 나타났다.갈릴레오가 목성에서 아직 멀리 떨어져 있는 동안, 이 사건을 관찰하기에 완벽한 위치에 있었던 반면, 지상 망원경은 목성의 밤 쪽에서 일어날 것이기 때문에 그들이 시야로 회전하면서 충격 장소들을 보기 위해 기다려야 했다.[114]

21개의 혜성 파편 중 첫 번째 혜성 파편이 예상대로 목성의 대기권에서 타오르지 않고 시속 32만km(20만mph) 정도의 속도로 행성을 강타했고, 행성의 밤쪽인데도 지구 기반 망원경으로 쉽게 식별할 수 있는 높이 3000km(1,900mi)의 불덩어리로 폭발했다.그 충격으로 지구보다 두세 배 정도 큰 이 행성에 몇 주 동안 지속된 일련의 어두운 흉터가 남게 되었다.갈릴레오가 자외선에서 충격을 관찰했을 때, 그것은 약 10초 동안 지속되었지만, 적외선에서는 90초 이상 지속되었다.파편이 행성에 닿았을 때, 그것은 목성의 전체 밝기를 약 20% 증가시켰다.NIMS는 1개의 파편이 직경 7km(4.3mi)의 불덩어리를 만들어 태양의 표면보다 뜨거운 8000K(7730℃, 13940℃)의 온도로 연소하는 것을 관측했다.[115]

프로브 배포

갈릴레오 탐사선은 [2]12월 7일 행성과 랑데뷰하기 5개월 전인 1995년 7월 13일 03:07 UTC에서 궤도상에서 분리되었다.[116]이때 우주선은 여전히 목성에서 8300만km(52×10^6mi) 떨어져 있었지만 지구에서 6억6400만km(413×10^6mi) 떨어져 있었고, 우주선에서 나오는 원격측정은 빛의 속도로 이동하면서 JPL에 도달하는 데 37분이 걸렸다.초속 몇 센티미터의 순서의 신호에서 아주 작은 도플러의 변화는 분리가 이루어졌음을 나타낸다.갈릴레오 궤도선은 여전히 목성과 충돌하는 과정에 있었다.이전에는 12개의 10-뉴턴(2.2lbf) 추진기를 사용하여 코스 수정이 이루어졌지만, 탐사선을 이용해 갈릴레오 궤도 탐사선은 이제 그때까지 탐사선에 가려져 있던 400-뉴턴(90lbf)의 메서슈미트-볼코우-블롬 주 엔진을 발사할 수 있었다.7월 27일 07:38 UTC에서 갈릴레오 궤도 진입을 위해 갈릴레오 궤도선을 목성 궤도에 진입시키기 위해 항로에 배치한 것은 갈릴레오 탐사선의 통신 중계기 역할을 하게 될 것이다.갈릴레오 탐사선의 프로젝트 매니저인 아메스 리서치 센터의 Marcie Smith는 이 역할이 LGA-1에 의해 수행될 수 있다고 확신했다.이 화상은 5분 8초간 지속됐고, 갈릴레오 궤도선의 속도는 초당 61.9m(203ft/s)로 바뀌었다.[117][118]

먼지폭풍

1995년 8월, 갈릴레오 궤도선은 목성에서 6300만 킬로미터(39×10^6 mi) 떨어진 심한 먼지 폭풍에 부딪혔고, 이 폭풍은 몇 달 동안 횡단했다.보통 이 우주선의 먼지 감지기는 3일마다 먼지 입자를 찾아냈다; 지금은 하루에 2만 개의 입자를 감지했다.행성간 먼지 폭풍은 이전에 태양의 극지방에 대한 연구 임무를 띠고 목성을 3년 전에 지나갔던 율리시스 우주 탐사선에 의해 마주쳤으나 갈릴레오가 맞닥뜨린 것은 더욱 격렬했다.먼지 입자는 담배 연기 속 입자와 비슷한 크기로, 크기에 따라 시속 14만~72만㎞(9만~45만mph)의 속도를 냈다.먼지 폭풍의 존재는 과학자들에게는 완전히 놀라운 일로 다가왔었다.율리시스와 갈릴레오 양쪽의 자료는 그들이 조비안 계의 어딘가에서 유래했다는 것을 암시했지만, 어떻게 생겨났는지, 그리고 목성의 강한 중력과 전자기장에서 어떻게 탈출했는지에 대해서는 미스테리였다.[119][120]

테이프 레코더 이상

갈릴레오의 고공 안테나의 실패는 목성과 그 위성의 플라이바이로부터 어떤 실질적인 정보를 얻기 위해서는 나중에 압축과 재생을 위한 테이프 레코더에 대한 데이터 저장이 절대적으로 중요하다는 것을 의미했다.이것은 오데틱스 사가 제조한 114메가바이트의 4트랙 디지털 테이프 리코더였다.[121]10월 11일, 그것은 엔지니어들이 무슨 일이 일어났는지 알기 전까지 15시간 동안 되감기 모드에 갇혀 있었고, 그것을 끄기 위한 명령을 보낼 수 있었다.녹음기 자체는 아직 정상 작동 상태였지만, 그 오작동으로 인해 릴 끝의 테이프 한 장이 손상되었을 가능성이 있었다.이 테이프 섹션은 향후의 데이터 기록에 대해 "Off limit"로 선언되었으며, 섹션을 고정하고 더 이상의 스트레스를 줄이기 위해 25회 더 많은 테이프를 턴으로 덮어서 찢어지게 될 수도 있다.갈릴레오가 목성 주위를 도는 궤도에 진입하기 불과 몇 주 전에 일어났기 때문에, 이 이상 현상은 기술자들이 목성 탐사선 하강으로부터 전송된 데이터 기록에만 초점을 맞추기 위해 궤도 삽입 단계에서 거의 모든 Io와 Europa 관측치의 데이터 획득을 희생시키도록 자극했다.[122]

목성

참고 항목:갈릴레오의 연대표 (우주선)
목성 구름층의 실제 및 거짓 색상 이미지
757nm, 415nm, 732nm, 886nm의 그레이트 레드 스폿
이오의 달빛에 비친 구름 가운데 조비안 번개

도착

갈릴레오 오비터의 자기계측기는 이 우주선이 목성에서 1500만 킬로미터(930만 마일) 떨어진 1995년 11월 16일에 목성 자기권의 활 파도에 부딪혔다고 보고했다.활파는 정지된 것이 아니라 태양풍 돌풍에 반응하여 이리저리 움직였고, 따라서 11월 16일에서 26일 사이에 여러 차례 교차되었는데, 이때는 목성에서 900만 킬로미터(560만 마일) 떨어진 곳이었다.[123]

1995년 12월 7일, 궤도선은 조비안 계에 도착했다.이날 UTC 11시9분 유로파 3만2500km(2만200mi)에서 비행한 뒤 UTC 15시46분 890km(550mi)에서 이오의 중력을 이용해 속도를 줄여 임무 후반에 사용할 추진체를 보존했다.19시 54분에 그것은 목성에 가장 가까이 접근했다.이 궤도 위성의 전자 장치는 방사선에 대해 심하게 차폐되어 있었지만, 방사선은 예상을 초과했고, 우주선의 설계 한계에 거의 도달했다.네비게이션 시스템 중 하나가 실패했지만 백업이 인계되었다.대부분의 로봇 우주선은 안전모드로 들어가 지구로부터의 추가 지시를 기다리며 실패에 대응하지만, 최소 2시간 반전의 경우 갈릴레오에게는 이것이 가능하지 않았다.[123]

대기 탐침

갈릴레오 진입 탐침의 내하강 모듈

그러는 동안, 프로브는 UTC 16:00에 경보에 반응하여 깨어났고, 계측기의 전원을 켜기 시작했다.그것은 목성의 고리를 통과했고 이전에 발견되지 않았던 방사선 벨트를 지구의 밴 앨런 방사선 벨트보다 10배나 강한 것과 마주쳤다.[124]대기권 진입 전에, 탐사선은 목성의 구름 꼭대기에서 31,000 마일 (50,000 km) 위에 새로운 방사선 벨트를 발견했다.[125]1995년 12월 7일 UTC 22:04에서 제동 없이 목성 대기권에 진입하였다.이 시점에서 그것은 목성에 비해 시간당 76,700 킬로미터(47,700mph)로 움직이고 있었다.[126]탐사선은 0.5~0.6bar(50~60kPa), 1.5~2bar(150~200kPa), 4~5bar(400~500kPa)의 수증기 중 하나인 암모니아 얼음 입자로 구성된 상부 구름층을 통과할 것으로 예측됐다.[127]탐사선이 하강하는 대기는 예상보다 훨씬 밀도가 높고 뜨거웠다.목성 또한 헬륨의 단지 총액의 절반만을 예상에 자료를 155바의 압력(155kPa)지만 증가된 입자 밀도의 좁은 지역을 따라 모든 비행 궤도의 많은 징후 함께 그three-layered 구름 구조 이론:오직 한가지 중요한 구름 층이 탐사선에 의해 측정을 했어요,을 지지하지는 않지만 발견되었다.[125]

탐침은 2분도 안 되어 음속 이하의 속도로 느려졌다.대기를 통한 빠른 비행은 약 15,500 °C (27,900 °F)의 온도를 가진 플라즈마를 생성했고, 탐사선의 탄소 페놀 열 차폐는 하강하는 동안 질량의 절반 이상을 잃었다.그 당시, 이것은 지금까지 시도된 것 중 가장 어려운 대기권 진입이었다; 탐사선은 마하 50에서 진입하여 2280 g (2,240 m/s2)의 피크 감속을 견뎌야 했다.[128][129]목성의 구름 위를 통과하면서 위 21만5000km(13만4000mi)의 궤도상에 데이터를 전송하기 시작했다.[130]데이터는 곧바로 지구로 전달되지는 않았지만 탐사선의 신호가 수신되고 기록되고 있다는 통보로 궤도선으로부터 단일 비트가 전송돼 LGA와 함께 며칠이 걸렸다.[124]22:04 UTC에서 탐사선은 목성의 표면이 단단하지 않기 때문에 1bar(100kPa) 압력 수준보다 450km(280mi) 높은 것으로 정의되는 대기권으로의 급락을 시작했다.[131]탐사선 전체 질량의 거의 절반을 차지하는 152kg(335lb)의 열 차폐장치는 진입 과정에서 80kg(180lb)이 빠졌다.[132][133][134]

이 대기 탐침은 예상보다 53초 늦게 2.5미터(8.2피트) 낙하산을 전개해 상층 대기 측정치의 소실을 초래했다.이는 낙하산 전개 시퀀스를 언제 시작할지를 결정하는 가속도계와의 배선 문제 때문으로 분석됐다.그리고 나서 그것은 목성의 내부에 떨어진 열 차폐물을 떨어뜨렸다.[130][135][136][137]낙하산은 탐사선의 속도를 시속 430km(270mph)로 낮췄다.탐사선의 신호는 61.4분이 지나도 궤도선에 의해 더 이상 감지되지 않았다.탐사선은 계속 단자 속도로 떨어졌으나 온도가 1,700 °C(3,090 °F)까지 상승하고 압력이 5,000 표준기압(51,000 kPa)까지 상승해 완전히 파괴될 것으로 판단되었다.[138]

그 탐사선의 7가지 과학 기구는 풍부한 정보를 제공했다.탐사선은 매우 강한 바람을 감지했다.과학자들은 최고 시속 350km의 풍속을 발견할 것으로 예상했지만, 최고 시속 530km의 바람이 감지되었다.바람은 햇빛에 의해 생성되는 열이나 수증기(지구상의 주요 원인)의 응축에 의해 생성되는 것이 아니라 내부 열원에 기인한다는 의미였다.목성의 대기가 주로 수소로 이루어져 있다는 사실은 이미 잘 알려져 있었지만 암모니아와 황화암모늄의 구름은 예상보다 훨씬 얇았고 수증기 구름은 감지되지 않았다.이것은 다른 행성의 대기에서 암모니아 구름에 대한 최초의 관측이었다.대기는 낮은 깊이에서 올라오는 물질로부터 암모니아 얼음 입자를 만들어낸다.[139]탐사선은 예상보다 적은 번개, 적은 물, 많은 바람을 감지했다.대기는 더 격동되었고 바람은 예상한 시간당 350킬로미터(220mph)보다 훨씬 더 강했다.실제 측정된 풍속을 결정하기 위해 탐사선의 초기 풍속 데이터를 고도로 분석해야 했다.결과는 결국 가장 바깥 층의 풍속이 290~360km (180~220mph)로 먼 곳에서의 측정과 일치하지만, 바람은 1~4bar의 압력 수준에서 극적으로 증가했고, 그 후 시간당 약 610km (170m/s)로 지속적으로 높은 상태를 유지한다는 것을 보여주었다.[140]156km(97mi) 하행길에서는 단단한 표면이 감지되지 않았다.[135]

질소, 탄소, 유황의 풍부함은 태양의 3배에 달해 태양계의 다른 물체로부터 획득되었을 가능성이 제기되었지만,[141][135] 물의 부족은 혜성으로부터 지구의 물이 획득되었다는 이론에 의문을 던졌다.[142]번개활동은 예상보다 훨씬 적어 지구 활동수준의 10분의 1 정도에 불과했지만 이는 수증기 부족과 일치했다.더욱 놀라운 것은 고귀한 가스, 아르곤, 크립톤, 크립톤, 제논의 풍부함이었으며, 태양에서 발견된 최대 3배의 풍부함이었다.목성이 이러한 가스를 가두기 위해서는 목성이 한때 태양으로부터 훨씬 멀리 떨어졌거나 태양계가 형성한 성간 파편들이 생각했던 것보다 훨씬 더 차가웠음을 시사하는 -240°C(-400.0°F) 전후로 오늘날보다 훨씬 더 추워야 했을 것이다.[143]

  • 탐사선의 목성 대기권 진입에 대한 예술가의 인상

  • 탐사선의 대기권 진입 시간표.

  • 목성의 구름 - 갈릴레오의 대기 탐사선 임무의 기대와 실제 결과

오비터

1995년 8월 1일부터 2003년 9월 30일까지 목성 주위를 도는 갈릴레오의 궤적 애니메이션
갈릴레오· 목성· 이오· 유로파· 가니메데· 칼리스토

탐사선 데이터가 수집되면서 갈릴레오 궤도선의 다음 임무는 태양계 바깥으로 향하는 것을 피하기 위해 속도를 줄이는 것이었다.12월 8일 00:27 UTC에서 시작되어 49분간 지속된 연소 순서는 우주선의 속도를 초당 600m(2,000ft/s) 감소시키고 198일간의 주차 궤도에 진입했다.갈릴레오 궤도 위성은 그 후 목성의 첫 인공위성이 되었다.[144][145]초기 7개월 길이의 궤도의 대부분은 탐사선에서 지구로 데이터를 전송하는 데 사용됐다.1996년 3월 26일 궤도선이 아포요브에 도달했을 때 주엔진을 다시 발사해 목성 반지름의 4배에서 10배로 궤도를 높였다.이때까지 궤도선은 임무 계획에 허용된 방사선의 절반을 받았으며, 더 높은 궤도는 방사선 피폭을 제한함으로써 가능한 한 오랫동안 계기를 보존하는 것이었다.[144]

이 우주선은 길쭉한 타원을 그리며 목성 주위를 돌았고, 각각의 궤도는 약 두 달 동안 지속되었다.이러한 궤도에 의해 제공되는 목성으로부터의 다른 거리는 갈릴레오가 행성의 광대한 자기권의 다른 부분을 샘플링할 수 있게 했다.이 궤도는 목성에서 가장 큰 달의 근접 비행을 위해 설계되었다.궤도를 위한 명명 체계가 고안되었다. 달의 첫 글자가 그 궤도(또는 없는 경우 "J")에서 만나는 코드와 궤도 번호를 더한 것이다.[146]

갈릴레이의 네 달:이오, 유로파, 가니메데, 칼리스토

이오

4개의 갈릴레이 달 가운데 가장 안쪽인 이오는 지구의 달과 대략 같은 크기로 반지름은 1,821.3km(1,131.7mi)이다.가니메데와 유로파와의 궤도 공진 속에 있고, 목성과 간결하게 잠겨 있기 때문에 지구의 달이 항상 지구를 향해 같은 면을 가지고 있듯이, 이오는 언제나 같은 면이 목성을 향하고 있다.그러나 회전 기간은 1.769일로 공전 속도가 더 빠르다.그 결과, 회전력과 조력력은 지구의 달에 있는 힘보다 220배나 크다.[147]이 마찰력은 바위를 녹이고 화산과 용암 흐름을 만들기에 충분하다.비록 지구 크기의 3분의 1에 불과하지만, 이오는 두 배의 열을 발생시킨다.지질학적 사건들이 수천 년 혹은 심지어 수백만 년의 기간에 걸쳐 지구에서 일어나는 반면, 대격변 사건은 Io에서 흔하다.갈릴레오의 궤도 사이에 가시적인 변화가 일어났다.이 화려한 표면은 적황, 백황, 황화합물이 혼합된 것이다.[148]

Tvashtar Catena on Io, 1999년에서 2000년 사이 핫 스팟의 변화를 보여주는 Tvashtar Catena on Io

갈릴레오는 도착 당일 이오를 지나 비행기를 탔지만, 테이프 레코더를 보호하기 위해 오닐은 이미지 수집을 포기하기로 결정했다.단지 필드와 입자 계기만이 데이터를 수집할 수 있도록 허용되었는데, 이는 테이프 레코더를 저속으로 구동해야 하고, 이를 처리할 수 있다고 믿어진 반면, SSI급정거와 시동이작동을 요구하였다 고속 걸리는 카메라는.그것은 과학자들에게 엄청난 타격이었고, 그들 중 몇몇은 그 기회를 오랫동안 기다려왔다.[149]목성에 가까운 높은 방사능 수치가 우주선을 손상시킬 것을 우려했기 때문에 프라임 미션 동안 다른 Io와의 만남은 예정되어 있지 않았다.[150]그러나, 이오의 중력장을 측정하는 데 사용된 도플러 데이터는 이오가 용해된 철과 황화 철의 핵심을 가지고 있다는 것을 밝혀냈다.이오와 지구는 태양계에서 금속성 핵이 직접 검출된 유일한 물체다.[147][151]

GEM에서 Io를 관찰할 수 있는 또 다른 기회는 갈릴레오가 Io를 지나 궤도 I24와 I25를 비행하고 GMM 동안 Io를 재방문할 때 일어났다.[152]갈릴레오는 1999년 10월 11일 UTC 11시 9분에 I24로 이오에게 접근하면서 안전모드에 들어갔다.분명히, 높은 에너지 전자가 메모리 칩에서 약간 변형되었다.안전모드에 진입했을 때, 우주선은 필수적이지 않은 모든 기능을 껐다.보통 안전모드 사건을 진단하고 복구하는데 7일에서 10일이 걸렸는데, 이번에는 JPL의 갈릴레오 프로젝트 팀이 이오와 만나기 전까지 19시간이 걸렸다.그들은 정신없이 노력한 끝에, 전에는 볼 수 없었던 문제를 진단하고, 우주선 시스템을 단 2시간 만에 복구했다.계획된 모든 활동을 수행할 수는 없었지만, 갈릴레오는 필란 파테라와 자마마, 프로메테우스, 펠레 화산 폭발 중심지의 일련의 고해상도 컬러 이미지를 얻었다.[153]

1999년 11월 25일 태평양 표준시 20:40분에 갈릴레오가 I25로 이오에게 접근했을 때 JPL은 갈릴레오 임무 통제 센터에서 추수감사절 저녁을 먹고 있었는데, 이오와의 만남이 불과 4시간 만에 다시 우주선이 안전모드에 들어갔다.이번에는 이 문제가 I24 동안 갈릴레오를 안전 모드에서 벗어나게 하기 위해 구현된 소프트웨어 패치로 추적되었다.다행히 우주선은 I24에 비해 가동이 많이 중단되지 않았고 JPL 팀은 이를 다시 온라인으로 가져올 수 있었다.I24년 동안 그들은 2시간의 여유를 두고 그렇게 했다; 이번에는 3분밖에 시간이 없었다.그럼에도 불구하고, 갈릴레오의 NIMS와 SSI 카메라는 하와이 마우나 케아 꼭대기에 있는 NASA 적외선 망원경 시설에서도 발견하기에 충분할 만큼 크고 뜨거운 32km(20mi) 길이의 용암을 생성하는 분출 화산을 포착함으로써, 이 비행은 매우 성공적이었다.그런 사건들이 지구에서보다 이오에서 더 흔하고 장관이었지만, 그것을 포착한 것은 극히 우연한 일이었다.[154]

Io in sped-up motion, 실제로 회전하는 데 1.769일이 소요됨

I24와 I25의 안전모드 사건들은 데이터에 약간의 공백을 남겼는데, 이는 I27이 표적으로 삼았다.이번에는 갈릴레오가 이오 수면을 겨우 198km(123mi)를 지났다.이때 우주선은 지구에서 최대 거리까지 거의 도달해 있었고, 태양 접속사(태양이 지구와 목성 사이의 가시선을 차단한 기간)가 있었다.그 결과, 관측의 4분의 3이 단 3시간에 걸쳐 수행되었다.NIMS의 이미지들은 단지 4개의 화산이 있는 것으로 생각되는 지역에서 14개의 활화산을 보여주었다.로키 파테라의 사진은 I24와 I27 사이의 4개월 반 동안 약 1만 평방 킬로미터(3,900평방 미)가 신선한 용암으로 덮여 있었다는 것을 보여주었다.불행히도 극자외선(EUV)에 대한 일련의 관측은 또 다른 안전모드 사건으로 인해 취소되어야 했다.방사선 피폭으로 인해 일시적인 버스 재설정, 컴퓨터 하드웨어 오류로 안전 모드 이벤트가 발생하였다.E19 궤도에서 Europa가 만난 후 구현된 소프트웨어 패치는 우주선이 행성의 15 목성 반지름 내에 있을 때 이를 경계했지만, 이번에는 29 목성 반지름에서 발생했다.안전모드 이벤트로 테이프 재생 시간 손실도 발생했지만 프로젝트 매니저들은 일부 Io 데이터를 궤도 G28에 넘겨 당시 재생하기로 결정했다.이는 가니메데와의 만남에 사용할 수 있는 테이프 공간을 제한했지만, Io 데이터가 더 가치 있는 것으로 여겨졌다.[155]

이오의 철심 발견으로 자기장이 있었을 가능성이 높아졌다.I24, I25, I27 만남은 적도 궤도에서 이루어졌기 때문에 Io가 자기장을 가지고 있는지, 아니면 목성에 의해 유도된 자기장을 가지고 있는지 판단하기가 어려웠다.이에 따라 I31 궤도에서 갈릴레오는 이오 북극 표면에서 200km(120mi) 이내를 통과했고, I32 궤도에서 남극 상공에서 181km(112mi)를 비행했다.[156]행성 과학자 마가렛 G. 키벨슨은 자력계 결과를 검토한 후, 이오에는 내적인 자기장이 없다고 발표했는데, 이는 이오오이의 녹은 철심에는 지구와 같은 대류성이 없다는 것을 의미한다.[157]I31년 갈릴레오는 티바슈타르 파테라 화산의 플룸에 있던 지역을 질주했고, 플룸을 샘플링할 수 있기를 바랐다.이번에는 티바쉬타르가 조용했지만 우주선은 600km(370mi) 떨어진 다른 화산의 플룸을 통해 날아갔다.화산 폭발로 인한 뜨거운 재로 추정되는 것은 각각 15~20개의 분자가 모여 있는 이산화황 눈송이로 밝혀졌다.[156][158]갈릴레오가 I33 궤도에서 Io로 마지막으로 돌아온 것은 또 다른 안전모드 사건으로 얼룩졌다.비록 프로젝트 팀은 우주선을 정상 작동 상태로 복원하기 위해 열심히 노력했지만, 희망했던 자료의 많은 부분이 손실되었다.[159]

유로파

왼쪽의 이 잘못된 색상은 에우로파의 지각 부분이 부서져 새로운 위치로 "기생"된 것으로 생각되는 블록으로 이루어져 있음을 보여준다.

비록 4개의 갈릴레이 달 중 가장 작으며, 반지름은 1,565km(972mi)이지만, 유로파는 여전히 태양계에서 6번째로 큰 달이다.[160]지구로부터의 관측에 의하면 그것은 얼음으로 덮여 있었다.[161]이오처럼 유로파는 목성과 함께 일시적으로 잠겨 있다.이오, 가니메데와 궤도공명 상태에 있는데, 85시간 궤도는 이오의 두 배지만 가니메데의 절반이다.Io와의 접속사는 항상 목성의 반대편에서 가니메데와 접속한다.[162]따라서 유로파는 조석 효과의 영향을 받는다.[163]Io와 같은 화산활동의 증거는 없지만, 갈릴레오는 표면 얼음이 균열로 덮여 있다고 밝혔다.[164]

유로파의 일부 관측은 G1과 G2 궤도를 도는 동안 이루어졌다.C3에서 갈릴레오는 1996년 11월 6일 34,800km(21,600mi)의 '비타겟' 유로파와의 만남을 실시했다."비타겟" 만남은 10만 km(6만 2천 mi)의 거리까지의 2차 비행으로 정의된다.1996년 12월 15일부터 12월 22일까지 E4 기간 동안 갈릴레오는 유로파에서 692km(430mi) 이내에 비행했지만, 데이터 전송이 열흘 동안 전송을 차단하는 태양열로 인해 방해받았다.[165]

갈릴레오는 1997년 1월 E6를 타고 유로파로 돌아왔는데, 이번에는 586km(364mi)의 높이로 적외선과 자외선 스펙트럼의 타원형 형상을 분석했다.Europa, Io, 목성에 의한 출현은 Europa, Io, 목성의 대기 프로필에 관한 데이터를 제공했고, Europa의 중력장으로 측정이 이루어졌다.1997년 11월 2일부터 9일까지 E11에서는 자기권에 관한 데이터가 수집되었다.[165]HGA와의 문제 때문에, Europa의 예상 이미지 수의 약 2%만이 1차 임무에 의해 획득되었다.[166]GEM에서는 첫 8개의 궤도인 E12에서 E19까지 모두 유로파 전용으로 사용되었고, GMM 기간 동안 갈릴레오는 E26을 마지막으로 방문하였다.[167]

Europa의 이미지들 또한 충격 크레이터를 거의 보여주지 않았다.가니메데와 칼리스토에 상처를 입혔던 운석과 혜성의 충돌에서 탈출했을 가능성은 없어 보였기 때문에 이것은 유로파가 표면을 새롭게 하고 분화구를 제거하는 활발한 지질학을 가지고 있음을 나타낸다.[164][160]클라크 채프먼은 20km(12mi)의 분화구가 유로파에서 백만 년에 한 번 발생한다고 가정하고, 유로파에서 20개 정도밖에 발견되지 않았다는 점을 감안하면 표면이 1000만 년 정도밖에 되지 않는다는 것을 시사하는 것이라고 주장했다.[168]더 많은 데이터를 입수하여 2003년에 NASA의 에임스 연구 센터의 케빈 자울이 이끄는 팀은 3,000만년에서 7,000만 년의 기간에 도달했다.[169]하루 최대 100m(330ft)의 조수 굴곡이 주범이었다.[170]그러나 모든 과학자들이 확신한 것은 아니다; 미국 지질조사국의 행성학자 마이클 카는 반대로, 유로파의 표면이 칼리스토나 가니메데보다 덜 충격을 받았다고 주장했다.[171]

유로파의 판구조론

표면 재생의 증거는 따뜻한 얼음이나 액체 상태의 물 표면 아래에 점성층이 있을 가능성을 암시했다.갈릴레오의 NIMS 관측에 따르면 유로파의 표면에는 마그네슘과 나트륨 염이 함유된 것으로 나타났다.아마도 얼음 껍질 아래에는 소금기가 있었을 것이다.자기장이 목성에 의해 유도되었다는 것을 보고한 자력계에 의해 추가적인 증거가 제공되었다.이것은 소금물 같은 전도성 물질의 구면 껍질의 존재로 설명될 수 있었다.유로파의 표면 온도는 -162°C(-260°F)의 차가운 온도였기 때문에, 표면 얼음을 깨는 물은 즉시 얼어버릴 것이다.물을 액체 상태로 유지하는 데 필요한 열은 지구 강도의 4%에 불과한 태양으로부터 올 수 없었지만, 얼음은 좋은 절연체로, 조석 굴곡으로 열을 제공할 수 있었다.[172][173]갈릴레오는 또한 유로파의 지각이 시간이 지남에 따라 미끄러져 목성과 마주보고 있는 반구의 남쪽, 그리고 먼 쪽의 북쪽을 향해 움직였다는 증거를 제시하였다.[170][174][175]

얼음 껍질의 두께를 놓고 과학자들 사이에 격렬한 논쟁이 벌어졌고, 갈릴레오 영상팀의 공인된 과학자들이 제안한 20-30km(12-19mi)보다 더 얇을 수 있다는 결과를 제시한 사람들은 위협과 경멸, 그리고 커리어 기회 감소에 직면했다.[176]갈릴레오 이미지 팀은 키트 피크 국립 천문대의 마이클 J. 벨튼이 이끌었다.영상 시퀀스를 계획한 과학자들은 갈릴레오 데이터의 초기 해석에 대한 독점적인 권리를 가지고 있었는데, 대부분은 그들의 연구 제자들에 의해 수행되었다.[177]과학계는 린다 에이(Linda A)가 있었던 1979년 모라비토(Morabito) 사건의 반복을 원치 않았다. 보이저 1호에서 일하는 JPL의 기술자인 모라비토는 이오에서 처음으로 활동 중인 외계 화산을 발견했다.[178]영상팀은 기자회견, 회의 논문, 출판물 등을 통해 과학계와 대중에게 발견물이 제시되는 방식을 통제했다.[177]

1995년 허블우주망원경의 관측에 따르면 유로파는 산소 대기가 얇다고 한다.이것은 갈릴레오가 Europa가 갈릴레오와 지구 사이에 있을 때, 발생 중 궤도에 있는 E4와 E6에 대한 여섯 가지 실험에서 갈릴레오에 의해 확인되었다.이를 통해 캔버라와 골드스톤은 전하 입자에 의해 전파 빔이 분해되는 정도를 측정하여 유로파의 전리층을 조사할 수 있었다.이것은 물 이온이 존재한다는 것을 나타내는데, 그것은 표면 얼음에서 빠져 나와 태양이나 조비아 자력권에 의해 이온화된 물 분자일 가능성이 가장 높다.전리층의 존재는 유로파에 얇은 대기의 존재를 추론하기에 충분했다.[179]2013년 12월 11일, NASA는 갈릴레오 임무의 결과를 바탕으로, 종종 유기 물질과 관련된 "클레이 유사 광물"(특히, 필로실라이테스)이 유로파의 얼음 껍질에서 검출되었다고 보고했다.광물의 존재는 소행성이나 혜성과 충돌한 결과였을 것이다.[180]

가니메데

가니메데의 내부구조

지름 5270km(3,270mi)의 갈릴레이 달 중에서 가장 큰 가니메데는 지구의 달, 왜성 명왕성 또는 수성보다 크다.[181]태양계 위성 중 가장 큰 달로, 토성의 위성 타이탄과 해왕성의 위성 트리톤도 포함된 많은 양의 물 얼음이 특징이다.가니메데는 질량보다 3배나 많은 물을 가지고 있다.[182]

갈릴레오가 조비안 궤도에 진입했을 때, 조비안 적도에 기울어져서, 따라서 네 갈릴레이 달의 궤도 비행을 했다.추진체를 보존하면서 궤도를 이동하기 위해 두 번의 새총 기동 훈련을 실시했다.G1에서 가니메데의 중력은 우주선의 궤도 주기를 21일에서 72일로 늦춰 더 많은 만남을 허용하고 갈릴레오를 더 강렬한 방사능 영역에서 빼내는 데 사용되었다.G2에서는 Io, Europa, Callisto와의 후속적인 만남을 허용하기 위해 중력 보조를 채용하여 그것을 공동궤도에 올려놓았다.[181]G1과 G2의 주요 목적은 항해였지만, 일부 관찰을 할 수 있는 기회는 놓치지 않았다.플라즈마파 실험과 자력계는 약 750나노테슬라(0.0075G)의 강도를 가진 자기장을 검출했는데, 이는 목성의 자기권 내에 별도의 자기권을 만들 수 있을 만큼 강한 것이다.이것은 주행성의 자기권 내에 포함된 달에서 자기장이 검출된 최초의 사례였다.[183][184][185][186]

이 발견은 자연스럽게 그것의 기원에 대한 질문으로 이어졌다.그 증거는 철이나 황화 철핵과 표면 아래 400~1300km(250~810mi)의 맨틀을 얼음으로 감싸고 있는 것을 가리켰다.자력계 실험을 담당한 과학자인 마거릿 키벨슨은 유도 자기장에 철심(철심)이 필요하다고 느꼈고, 전기 전도층이 필요한 것으로 추정했는데, 아마도 수면 아래 200km(120mi) 떨어진 브라인 대양일 것이다.[187][188]갈릴레오는 1997년 4월과 5월에 궤도를 그리며 G7과 G9를 타고 가니메데로 돌아왔고, G28과 G29는 GMM에서 2000년 5월과 12월에 돌아왔다.[184] 표면의 이미지들은 두 종류의 지형을 드러냈다: 고도로 구겨진 어두운 지역과 그루터기 서커스.G28에 찍힌 아르벨라 술쿠스의 모습은 가니메데를 유로파처럼 보이게 만들었지만, 조수 굴곡은 비록 기여를 했는지는 몰라도 가니메데의 액체 형태로 물을 유지하기에 충분한 열을 제공할 수 없었다.한 가지 가능성은 방사능으로, 액체 상태의 물이 지표면 아래 50~200km(31~124mi)까지 존재하기에 충분한 열을 제공할 수 있다.[188][189]또 다른 가능성은 화산활동이었다.표면에 닿는 물이나 얼음은 빠르게 얼어서 표면이 비교적 매끄러운 지역을 형성한다.[190]

칼리스토

칼리스토의 내부구조

칼리스토는 갈릴리 달 중에서 가장 바깥쪽에 있으며, 가장 곰보같이 생긴 것으로서, 실제로 태양계에서 가장 많은 몸을 가지고 있다.그렇게 많은 분화구가 쌓이는 데 수십억 년이 걸렸음에 틀림없는데, 이것은 과학자들이 그 표면이 40억 년이나 된 것이라는 생각을 갖게 했고, 태양계의 유성 활동에 대한 기록을 제공했다.갈릴레오는 주요 임무 동안 궤도를 선회하는 C3, C9, C100을 타고 칼리스토를 방문했고, 그 다음 GEM 기간 동안 C20, C21, C22, C23을 방문했다.카메라가 칼리스토를 가까이에서 관찰했을 때, 작은 분화구가 어리둥절하게 없었다.표면의 특징들은 침식된 것으로 보이며, 그들이 활발한 지질학적 과정을 거쳤음을 나타낸다.[191][192]

갈릴레오가 C3에서 칼리스토를 비행한 것은 딥 스페이스 네트워크가 캔버라의 더듬이와 골드스톤의 연결을 작동시켜 우주선이 지구로부터 먼 거리에도 불구하고 더 높은 비트 전송률을 가능하게 한 최초의 사례였다.Parkes에서 안테나의 도움으로, 이것은 유효 대역폭을 초당 1,000비트로 증가시켰다.[193]

C3에 축적된 데이터는 칼리스토가 무거운 원소와 가벼운 원소가 혼합된 동질의 구성을 가지고 있음을 나타냈다.이것은 60퍼센트의 바위와 40퍼센트의 얼음으로 구성된 것으로 추정되었다.[194]이것은 C9과 C10에 대한 더 많은 무선 도플러 관측에 의해 뒤집혔는데, 이것은 바위가 중심부를 향해 자리를 잡았고, 따라서 칼리스토는 다른 갈릴리 달만큼은 아니지만, 정말로 차별화된 내부 구조를 가지고 있다는 것을 나타낸다.[191][195]

갈릴레오의 자력계로 이루어진 관측은 칼리스토가 자기장을 가지고 있지 않고, 따라서 가니메데와 같은 철심이 부족하지만, 목성의 자기권에서 유도장을 가지고 있다는 것을 보여주었다.얼음이 이 효과를 내기엔 도체가 너무 열악하기 때문에 에우로파나 가니메데처럼 칼리스토가 브라인 아래 바다를 가질 가능성도 지적했다.[191][196]갈릴레오는 C30에서 칼리스토와 가장 가까운 곳에서 138km(86mi)의 거리를 지나 아스가르드, 발할라, 브란 분화구를 촬영했다.[191]이것은 I31과 I32에서 Io와의 마지막 만남을 설정하기 위한 새총 기동훈련에 사용되었다.[197]

목성의 고리.강화된 상단 이미지는 목성의 강력한 전자기장에 의해 매달려 있는 고리 입자의 후광을 보여준다.
내월 아말테아
이너문 테베

아말테아

목성의 작은 내월 아말테아 근처를 지나는 갈릴레오의 예술가 개념

갈릴레오의 주요 임무는 갈릴레이의 달을 탐사하는 것이었지만, 테베, 아드라스테이아, 아말테아, 메티스 네 개의 내면의 달들의 영상도 포착했다.그러한 이미지는 우주선에서만 가능했다; 지구에 있는 망원경에는 단지 빛의 반점일 뿐이었다.[192]목성의 2년간의 강렬한 방사선이 우주선의 시스템에 피해를 입혔고, 2000년대 초반에는 연료 공급이 부족했다.갈릴레오의 카메라는 회복 불가능한 방사선 피해를 입은 후 2002년 1월 17일에 비활성화되었다.[198]

NASA 엔지니어들은 손상된 테이프 레코더 전자장치를 복구할 수 있었고 갈릴레오는 2003년 그것이 탈기될 때까지 과학 데이터를 계속 돌려주면서 마지막 과학 실험인 우주선이 아말테아의 질량을 측정할 수 있었다.이것은 주선하기가 까다로웠다; 유용하게 쓰려면 갈릴레오는 아말테아에서 300킬로미터(190 mi) 이내로 비행해야 했지만, 그것에 충돌할 정도로 가까운 거리는 아니었다.이것은 146 X 262 킬로미터(91 X 163 mi)의 불규칙한 감자 모양 때문에 복잡했다.그것은 항상 목성을 향해 긴 축을 가리키며 깔끔하게 잠겨 있었다.플라이비 성공은 소행성이 갈릴레오에 비해 어느 방향을 가리키는지 항상 아는 것을 의미했다.[199]

갈릴레오는 2002년 11월 5일 34번째 궤도를 도는 동안 아말테아를 지나 지표면에서 160km(99mi) 이내를 지날 때 달의 질량을 측정할 수 있었다.[200]그 결과는 과학팀을 놀라게 했다; 그들은 아말테아의 무게가 2.08×10kg18(4.59×10lb18), 그리고 2.43×10입방6 킬로미터(5.8×105 cu mi)라는 것을 밝혀냈다. 따라서 아말테아의 밀도는 입방 미터당 857±99kg으로 물의 밀도보다 적었다.[201][202]

최종 발견은 그 임무의 마지막 두 궤도에서 일어났다.우주선이 아말테아 궤도를 지날 때, 항성 스캐너는 7~9개의 달팽이에서 반사되는 예상치 못한 섬광을 감지했다.각각의 달팽이들 중 어느 것도 두 번 신뢰성 있게 보이지 않았기 때문에 궤도는 결정되지 않았다.그것은 아마 아말테아에서 분출된 파편이었을 것으로 보이며, 끈적끈적하고 어쩌면 일시적일 수도 있는 고리를 형성한다.[203]

스타 스캐너

갈릴레오의 별 스캐너는 절대 자세 참조를 제공하는 작은 광학 망원경이었다.그것은 또한 몇몇 과학적인 발견을 했다.주요 임무에서, 스타 스캐너는 고에너지 입자를 소음 신호로 감지할 수 있는 것으로 밝혀졌다.이 데이터는 결국 입자가 조비안 자석 벨트에 갇힌 2 MeV(0.32 pJ) 이하의 전자가 우세하다는 것을 나타내기 위해 보정되어 행성 데이터 시스템에 방출되었다.[204]

2000년에 두 번째 발견이 있었다.이 별 스캐너는 두 번째 크기 별 델타 벨로룸을 포함한 별들의 집합을 관찰하고 있었다.어느 순간, 이 별은 별 스캐너의 탐지 임계값 아래로 8시간 동안 흐리게 되었다.이후 갈릴레오 데이터와 아마추어 및 전문 천문학자들의 연구에 대한 분석은 델타 벨로룸이 알골보다 최대 밝기로 알려진 가장 밝은 에클리핑 이진수라는 것을 보여주었다.1차 기간이 45일이고 육안으로는 어둑어둑한 모습만 보인다.[205]

임무연장

1997년 12월 7일 1차 임무가 종결된 후, 오닐을 포함한 대부분의 미션 스태프들이 출발했지만, 그 중 약 5분의 1이 남아 있었다.갈릴레오 궤도 탐사선은 1999년 12월 31일까지 진행된 갈릴레오 유로파 미션(GEM)으로 알려진 확장 임무를 시작했다.이는 예산 3000만 달러(2020년 4600만 달러에 상당)에 달하는 저비용 임무였다.[206]그것을 "확장" 임무라기 보다는 "에우로파" 임무라고 부르는 이유는 정치적인 것이었다; 비록 아직 기능적이고 지속적인 임무를 수행할 수 있는 우주선을 폐기하는 것은 낭비처럼 보일 수 있지만, 의회는 이미 충분한 자금이 지원되었다고 생각되는 프로젝트에 더 많은 돈을 요구하는 것에 대해 어렴풋이 보았다.이것은 리브랜딩을 통해 피했다.[207]

규모가 작은 GEM 팀은 문제를 해결할 수 있는 자원이 없었지만, 그들이 생겨났을 때, 그 문제를 해결하기 위한 집중적인 노력을 위해 전직 팀원들을 일시적으로 소환할 수 있었다.이 우주선은 유로파, 칼리스토, 이오의 플라이비스를 여러 차례 수행했다.우주선은 각각 주요 임무 동안 수집한 7개의 데이터 대신 2일치의 데이터만 수집했다.갈릴레오가 1999년 11월 26일 궤도 I25에서 201km(125mi) 이내로 접근한 이오 근처의 방사선 환경은 갈릴레오의 시스템에는 매우 해로웠으며, 따라서 이 플라이비들은 우주선 상실이 더 허용될 때 연장된 임무를 위해 저장되었다.[206]

GEM이 종료될 무렵, 대부분의 우주선은 원래 설계 사양을 훨씬 뛰어넘어 운용되고 있었는데, 그 동안 견디기 위해 건설한 방사선 피폭의 3배를 흡수하고 있었다.많은 악기들은 더 이상 최고 성능으로 작동되지 않고 여전히 작동하고 있었기 때문에 두 번째 연장인 갈릴레오 밀레니엄 미션(GMM)이 승인되었다.이는 2001년 3월까지 운영될 예정이었으나 이후 2003년 1월까지 연장되었다.GMM은 유로파, 이오, 가니메데, 칼리스토에 대한 답방과 처음으로 아말테아에 대한 방문을 포함했다.[208]원래 갈릴레오 임무의 총 비용은 약 13억 9천만 달러(2020년 20억 달러에 상당)이었다.이 중 우주선 개발에 8억9200만 달러(2020년 1억22700만 달러에 상당)가 투입됐다.[2]또 1억1000만 달러(2020년 1억5100만 달러 상당)가 국제기구에서 출연했다.[209]

방사선 관련 이상 징후

목성 내부 자기권 및 방사선 벨트

목성의 독특한 가혹한 방사선 환경은 갈릴레오의 임무 과정에서 20개 이상의 이상을 야기했고, 그 외에도 아래에서 확장된 사건들이 있었다.방사선 설계 한도를 최소한 3배 이상 초과했음에도 불구하고, 이 우주선은 이 모든 이상 징후에서 살아남았다.이 모든 문제들에 대한 해결책은 결국 발견되었고, 갈릴레오는 목성의 방사선에 의해 완전히 기능하지 않게 된 적이 없었다.갈릴레오의 컴퓨터에 대한 방사선 한계는 1979년 두 보이저호가 목성에 도착하기 전에 많은 설계 작업이 진행 중이었기 때문에 개척자 10과 11에서 반환된 데이터에 기초했다.[210]

방사선의 대표적인 영향은 목성의 약 70만 km(43만 mi) 내에 있는 동안 여러 과학 기구가 소음 증가를 겪었다는 것이다.SSI 카메라는 2000년 우주선이 예외적인 '바스티유 데이' 관상질량 방출에 맞았을 때 완전히 하얀 이미지를 만들기 시작했고, 이후 목성에 가까이 접근하면서 다시 그렇게 했다.[211]라디오 주파수 기준으로 사용되는 쿼츠 결정에는 각 목성 접근에 따라 영구적인 주파수 이동이 있었다.[212]스핀 검출기가 고장 났고, 우주선 자이로 출력은 방사선 환경에 의해 편향되었다.[213]

방사선의 가장 심각한 영향은 우주선의 동력 버스 어딘가에서 전류 누출이었으며, 대부분 궤도 위성의 회전자와 스테이터 부분을 연결하는 스핀 베어링의 브러시를 가로질러서 누출되었다.이러한 전류 누출은 온보드 컴퓨터의 재설정을 유발하여 안전 모드로 전환시켰다.리셋은 우주선이 목성에 가까이 있거나 목성의 자성 하류 우주 지역에 있을 때 발생했다.소프트웨어 변경은 1999년 4월에 이루어졌는데, 탑재 시스템이 이러한 리셋을 검출하고, 안전 모드를 피하기 위해 자율적으로 복구할 수 있도록 하였다.[214]

테이프 레코더 문제

테이프 레코더의 일상적인 유지관리는 테이프를 붙지 않도록 테이프를 길이로 반쯤 감았다가 다시 뒤로 감는 것을 포함했다.[215]2002년 11월, 목성의 달 아말테아와의 유일한 만남이 완료된 후, 테이프 레코더 재생 문제가 다시 갈릴레오를 괴롭혔다.아말테아 플라이비(Amalthea flyby)가 가장 가까이 접근한 지 약 10분 후, 갈릴레오는 데이터 수집을 중단하고 모든 기구를 정지하고 안전모드에 들어갔는데, 이는 목성의 강렬한 방사선 환경에 노출된 결과인 것으로 보인다.아말테아 데이터의 대부분은 이미 테이프에 기록되어 있었지만, 기록자는 데이터를 재생하라는 명령에 응답하지 않는 것으로 밝혀졌다.[216]

수 주 동안 지상에서 녹음기의 동일한 비행 스페어를 문제 해결한 후, 오작동의 원인은 녹음기의 모터 인코더 휠의 구동 전자 장치에 위치한 3개의 적외선 OP133 발광 다이오드(LED)에서 광 출력이 감소했기 때문이라는 것이 확인되었다.갈륨 비소 LED는 양성자-방사선에 의한 원자 격자 변위 결함에 특히 민감했는데, 이로 인해 유효 광 출력이 크게 감소하고 구동 모터의 전자 장치가 모터 인코더 휠의 위치가 잘못되었다고 잘못 믿게 되었다.[217]

갈릴레오의 비행팀은 일련의 "도난" 세션을 시작했는데, 이 세션에서는 결정 격자 결함의 일부가 제자리에 다시 옮겨질 정도로 가열하기 위해 LED를 통해 전류가 한 번에 몇 시간 동안 통과되어 LED의 광 출력을 증가시켰다.약 100시간의 어닐링과 재생 사이클을 거친 후, 녹음기는 한 번에 최대 1시간까지 작동할 수 있었다.많은 후속 재생 및 냉각 사이클 후에 기록된 모든 아말테아 플라이비 데이터의 완전한 지구로의 전송은 성공적이었다.[218]

미션 종료 및 디오빗

목성 대기권 진입 갈릴레오 그림

1960년대 초 화성 탐사가 고려되고 있을 때 칼 세이건과 시드니 콜먼은 이 붉은 행성의 오염에 관한 논문을 작성했다.과학자들은 행성이 지구에서 온 미생물에 의해 오염되기 전에 토착 생명체가 존재하는지 여부를 판단할 수 있도록, 우주 임무는 오염이 일어나지 않아야 할 99.9%의 가능성을 목표로 해야 한다고 제안했다.이 수치는 1964년 국제과학연합회의 우주연구위원회(COSPAR)가 채택한 것으로 이후 모든 행성 탐사선에 적용됐다.이 위험은 1969년 아폴로 12호 우주비행사들이 3년 전 달에 착륙했던 측량기 3호 우주선의 부품을 돌려받으면서 부각됐고, 그 혹독한 기후 속에서도 3년이 지나도 미생물들이 여전히 생존할 수 있다는 사실이 밝혀졌다.그 대안은 Prime Directive로, 과학자들보다 생명체의 이익에 우선 순위를 둔 최초의 스타트랙 텔레비전 시리즈에 의해 제시된 외계 생명체와의 불간섭 철학이었다.Europa에 대한 (적용할 정도로) 생명의 전망을 고려할 때, 과학자 Richard Greenberg와 Randall Tufts는 새로운 표준이 운석에 의해 자연적으로 발생할 수 있는 오염의 가능성이 더 크지 않게 설정될 것을 제안했다.[219]

갈릴레오는 발사 전에 살균되지 않았고 지구로부터 박테리아를 운반할 수 있었을 것이다.따라서 목성의 달, 특히 유로파와의 충돌 가능성을 제거하고 전방 오염을 방지하기 위해 의도적인 충돌로 탐사선을 목성으로 직접 보내는 계획이 수립되었다.2003년 4월 14일, 갈릴레오는 궤도 삽입 이후 목성에서 가장 큰 궤도 거리에 도달했다. 2600만 km (1600만 mi) 이후, 마지막 충격으로 이 거대한 가스 회사를 향해 다시 곤두박질쳤다.[220]J35가 완성되었을 때, 갈릴레오는 2003년 9월 21일, UTC 18시 57분에 적도의 바로 남쪽에 있는 어둠 속에서 목성에 충격을 주었다.충격 속도는 약 48.26km/s(29.99mi/s)이었다.[221][1]

주요 소견

  1. 목성의 구성은 태양의 구성과 다른데, 이는 목성이 태양계가 형성된 이후 진화해왔음을 나타낸다.[139][222]
  2. 갈릴레오는 다른 행성의 대기에서 암모니아 구름을 처음으로 관찰했다.대기는 낮은 깊이에서 올라오는 물질로부터 암모니아 얼음 입자를 만들어낸다.[139]
  3. 이오는 지구에서 발견된 것보다 100배나 큰 광범위한 화산 활동을 하고 있는 것으로 확인됐다.분출의 열기와 빈도는 초기의 지구를 연상시킨다.[139][222]
  4. Io 대기의 복잡한 플라즈마 상호작용은 목성의 대기와 결합하는 거대한 전류를 생성한다.[139][222]
  5. 갈릴레오에서 나온 여러 줄의 증거는 액상 대양이 유로파의 얼음 표면 아래에 존재한다는 이론을 뒷받침한다.[139][222]
  6. 가니메데는 그 자체로 상당한 자기장을 가지고 있는데, 이는 인공위성을 가진 것으로 알려진 최초의 인공위성이다.[139][222]
  7. 갈릴레오 자기 데이터는 유로파, 가니메데, 칼리스토가 보이는 표면 아래에 액체 염수층이 있다는 증거를 제공했다.[139]
  8. Europa, Ganymede, Callisto 모두 "표면 결합 외부권"[139][222]으로 알려진 얇은 대기층을 가지고 있다는 증거가 있다.
  9. 목성의 고리 시스템은 행성간 유성체가 그 행성의 네 개의 작은 내면에 충돌하면서 생긴 먼지에 의해 형성된다.가장 바깥쪽 고리는 실제로 두 개의 고리인데, 하나는 다른 고리에 내장되어 있다.아마 아말테아의 궤도를 따라 별도의 고리가 있을 것이다.[139][222]
  10. 갈릴레오 우주선은 거대한 행성의 자기권의 지구 구조와 역동성을 확인했다.[139]

후속 임무

1983년 NASA-ESA 외행성 연구팀이 토성 탐사 임무를 위해 검토했던 예비 갈릴레오 우주선이 있었지만, 새로운 설계로 넘어가 카시니-가 되었다.휴겐스.[223]갈릴레오가 작전을 수행하는 동안 율리시스는 1992년 태양의 극지방에 대한 연구 임무를 띠고 목성 앞을 지나 카시니–Huygens는 2000년과 2001년에 토성으로 가는 길에 이 행성에 의해 해안으로 이동했다.[22]뉴호라이즌스는 명왕성으로 가는 도중에 중력 보조를 위해 2007년 목성 근처를 지나갔으며, 이 행성에 대한 데이터도 수집했다.[224]목성 궤도를 도는 다음 임무는 주노 우주선으로 2016년 7월 조비안 궤도에 진입했다.[225]

주노

2011년 발사돼 2년간 조비안 시스템 투어를 계획한 NASA 주노 우주선은 2016년 7월 4일 목성 궤도 삽입을 성공적으로 마쳤다.[226]

목성 얼음 달 탐사기

유럽우주국(European Space Agency)은 2030년대 가니메데의 궤도를 선회할 수 있도록 설계된 주피터 아이스문스 탐험기(JUICE)와 함께 조비아 시스템으로 귀환할 계획이다.[227]

유로파 클리퍼

갈릴레오가 결론을 내리기 전부터 NASA는 [228]목성의 위성 유로파의 임무였던 유로파 궤도선을 고려했으나 2002년 취소됐다.[229]그 취소 후에, 더 저렴한 버전이 연구되었다.이로 인해 2015년 Europa Clipper가 승인되었고, 현재 2020년대 중반에 출시될 예정이다.[230]

유로파 랜더

단순히 Europa Lander라고 불리는 착륙선 개념은 제트 추진 연구소에 의해 평가되고 있다.[231]2020년 현재, Europa에 대한 이 착륙선 임무는 개념으로 남아 있지만, 기기 개발과 성숙을 위해 일부 자금이 방출되었다.[232]

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참조

외부 링크