루나 2호
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1. 개요
루나 2호는 1959년 소련이 발사한 달 탐사선으로, 달에 의도적으로 충돌한 최초의 인공 물체이다. 이 탐사선은 루나 1호와 유사한 설계로 제작되었으며, 다양한 과학 장비를 탑재하여 달 표면 충돌 전까지 태양풍, 자기장, 방사선 등을 측정했다. 루나 2호는 1959년 9월 14일 달 표면에 충돌했으며, 달에 자기장이 없다는 것을 밝혀냈다. 이 임무는 미소 우주 경쟁에서 소련의 기술력을 과시하는 계기가 되었으며, 미국 대통령에게 소련 깃발의 복제품이 전달되기도 했다.
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루나 2호 | |
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개요 | |
이름 | 루나 2호 |
다른 이름 | 제2 소비에트 우주 로켓 루니크 2호 |
Harvard Designation | 1959 ξ 1 |
COSPAR ID | 1959-014A |
SATCAT | 00114 |
임무 유형 | 달 충돌체 |
운영 주체 | 소비에트 우주 계획 |
제작 | |
제조사 | OKB-1 |
임무 | |
질량 | 390.2 kg |
발사일 | 1959년 9월 12일 06:39:42 GMT |
발사 로켓 | 루나 8K72 s/n I1-7B |
발사 장소 | 바이코누르, 1번 발사대/5번 |
발사 계약자 | OKB-1 |
프로그램 | 루나 계획 |
이전 임무 | 루나 1959A |
다음 임무 | 루나 3호 |
임무 기간 | 2일 14시간 22분 41초 |
궤도 | |
궤도 투입 시점 | 1959년 9월 12일 |
달 충돌 | |
유형 | 충돌체 |
대상 | 달 표면 |
도착일 | 1959년 9월 13일 21:02:24 GMT |
이미지 | |
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2. 배경
루나 1호 이전의 루나 계획에 속한 세 우주선은 약 70.76kg의 질량을 가진 Ye-1 시리즈였다.[7] 발사에 실패하거나 좋은 결과를 얻지 못한 루나 임무는 이름이 붙여지지 않았고 공개적으로 인정되지 않았다. 이름 없는 첫 번째 탐사선은 1958년 9월 23일 발사 중 폭발했다. 1958년 10월 11일과 1958년 12월 4일에 두 번 더 발사 시도가 있었지만 실패했다.[7] 루나 1호는 네 번째 발사 시도이자 이 프로그램의 첫 번째 부분적인 성공이었다. 1959년 1월 2일에 발사되어 달에서 5965km 빗나갔다.
루나 1호와 루나 2호 사이에는 1959년 6월 18일 이름 없는 탐사선의 발사 실패가 있었다.[8] 루나 2호는 달에 충돌하려는 소련의 여섯 번째 시도였다.[8]
2. 1. 개발 배경
루나 1호와 그 이전의 루나 계획의 세 우주선은 약 70.76kg의 질량을 가진 Ye-1 시리즈의 우주선이었다.[7] 성공적인 발사에 실패하거나 좋은 결과를 얻지 못한 루나 임무는 이름이 붙여지지 않았고 공개적으로 인정되지 않았다. 첫 번째 이름 없는 탐사선은 1958년 9월 23일 발사 중 폭발했고, 1958년 10월 11일과 1958년 12월 4일에 시도된 두 번의 발사도 실패했다. 루나 1호는 네 번째 발사 시도이자 이 프로그램의 첫 번째 부분적인 성공이었다. 1959년 1월 2일에 발사되어 달에서 약 9599.71km 빗나갔다.루나 1호와 루나 2호 사이에는 1959년 6월 18일 이름 없는 탐사선에서 발생한 발사 실패가 있었다. 루나 2호는 달에 충돌하려는 소련의 여섯 번째 시도였다. 이 우주선은 Ye-1a 시리즈의 두 번째로, 약 70.76kg의 더 무거운 탑재체를 운반하도록 수정되었으며, 전체 질량은 약 176.99kg이었다. 루나 2호는 루나 1호와 유사한 설계였으며, 돌출된 안테나와 계측기가 있는 구형 우주 탐사선이었다. 계측기도 루나 1호와 유사했는데, 여기에는 삼축 플럭스게이트 자기력계, 압전 검출기, 섬광 계수기, 이온 트랩 및 두 개의 가스 방전 계수기가 포함되었으며, 루나 2호에는 여섯 개의 가스 방전 계수기가 포함되었다. 루나 2호 자체에는 추진 시스템이 없었다.
2. 2. 이전 발사 시도
루나 1호 이전의 루나 계획에 속한 세 우주선은 156kg의 질량을 가진 Ye-1 시리즈였다.[7] 발사에 실패하거나 좋은 결과를 얻지 못한 루나 임무는 이름이 붙여지지 않았고 공개적으로 인정되지 않았다.[7] 이름 없는 첫 번째 탐사선은 1958년 9월 23일 발사 중 폭발했다. 1958년 10월 11일과 1958년 12월 4일에 두 번 더 발사 시도가 있었지만 실패했다.[7] 루나 1호는 네 번째 발사 시도이자 이 프로그램의 첫 번째 부분적인 성공이었다. 1959년 1월 2일에 발사되어 달에서 5965km 빗나갔다.루나 1호와 루나 2호 사이에는 1959년 6월 18일 이름 없는 탐사선의 발사 실패가 있었다.[8]
3. 구조
루나 1호와 구조 및 안테나와 관측 기기 구성이 같았으며, 방사선 검출기와 자력계 등이 추가되었다. 무게는 390.2 kg이다.
3. 1. 탑재 장비
루나 2호는 루나 1호와 구조 및 안테나와 관측기기 구성이 같았으며, 방사선 검출기와 자력계 등이 추가되었다. 무게는 390.2kg이다.
루나 2호는 달로 가는 동안 다양한 실험을 수행하기 위해 다섯 종류의 기기를 탑재했다.[13]
- 신틸레이션 계수기: 이온화 방사선을 측정했다.
- 체렌코프 방사선 감지기: 하전 입자에 의해 생성된 전자기 방사선을 측정했다.
- 가이거 계수기: 밴 앨런 복사대의 전자 스펙트럼을 결정하는 것이 주요 과학적 목적이었다. 밀폐된 용기 외부에 장착된 세 개의 STS-5 가스 방전 계수기로 구성되었다.[13]
- 3성분 플럭스게이트 자력계: 루나 1호에 사용된 것과 유사했지만, 다이내믹 레인지는 ±750 감마(nT)로 4분의 1로 줄어들어 양자화 불확실성은 ±12 감마였다.[14]
탐사선의 계측기는 은-아연 및 산화 수은 배터리로 전원이 공급되었다.[15]
이 우주선은 탐사선과 루나 2호 로켓에 소련의 깃발을 탑재했다. 탐사선에 있는 두 개의 구형 깃발은 72개의 오각형 요소로 덮여 있었고, 이는 축구공에 사용된 패턴과 유사했다. 중앙에는 구체를 파괴하여 오각형 방패를 모든 방향으로 흩뿌리도록 설계된 폭발물이 있었다. 각 오각형 요소는 티타늄 합금으로 만들어졌고, 중앙의 정 오각형에는 소련 국장과 그 아래에 키릴 문자로 СССР (USSR)가 새겨져 있었으며, 각각 СССР СЕНТЯБРЬ 1959 (USSR SEPTEMBER 1959)가 새겨진 다섯 개의 비정 오각형으로 둘러싸여 있었다.[16] 세 번째 깃발은 루나 2호 로켓의 마지막 단계에 엠보싱된 알루미늄 스트립에 새겨진 것과 유사했다.
과학자들은 달의 생물학적 오염을 방지하기 위해 추가적인 예방 조치를 취했다.[17]
3. 2. 페넌트
''루나 2호''는 우주선과 로켓에 소련의 깃발을 탑재했다.[16] 탐사선에는 두 개의 구형 깃발이 있었는데, 72개의 오각형 요소로 덮여 있었으며, 이는 축구공에 사용된 패턴과 유사했다. 깃발 중앙에는 구체를 파괴하여 오각형 방패를 모든 방향으로 흩뿌리도록 설계된 폭발물이 있었다. 각 오각형 요소는 티타늄 합금으로 만들어졌고, 중앙의 정오각형에는 소련 국장과 그 아래에 키릴 문자로 ''СССР'' ("USSR")가 새겨져 있었으며, 그 주위로 ''СССР СЕНТЯБРЬ 1959'' ("USSR SEPTEMBER 1959")가 새겨진 다섯 개의 비정 오각형이 둘러싸고 있었다.[16] 세 번째 깃발은 ''루나 2호'' 로켓의 마지막 단계에 새겨진 것으로, 알루미늄 스트립에 엠보싱된 형태였다.[16]1959년 9월 15일, 소련 최고 지도자 니키타 흐루쇼프는 미국 대통령 드와이트 D. 아이젠하워에게 페넌트의 복제품을 선물했다. 이 복제품은 아이젠하워 대통령 도서관과 캔자스주 애빌린 박물관에 전시되어 있다.
4. 임무 수행
루나 2호는 발사 과정에서 여러 어려움을 겪었지만, 1959년 9월 12일 성공적으로 발사되어 달로 향했다. 발사 후 상단 로켓과 분리된 루나 2호는 자체적으로 신호를 보내며 달로 비행했다. 과학자들은 이 신호를 통해 루나 2호의 궤적을 추적하고, 달 충돌 시간을 예측할 수 있었다.
당시 소련과 미국의 우주 경쟁 속에서, 소련 니키타 흐루쇼프 서기장은 미국 방문 중 드와이트 D. 아이젠하워 대통령에게 루나 2호 발사 시도의 실패를 언급하며, 소련의 우주 기술력을 과시하기도 했다.
조드럴 뱅크 천문대의 버나드 로벨은 루나 2호의 신호를 추적하여 임무 성공을 확인했다. 그는 루나 2호가 달에 충돌하기 직전 신호가 끊기는 것을 포착했고, 이를 통해 루나 2호가 실제로 달에 도달했음을 증명했다. 이는 루나 1호 성공에 대한 의혹을 해소하는 데에도 기여했다.
루나 2호는 지구에서 11.2km/s 속도로 출발하여 3.3km/s 속도로 달에 충돌했다.[18] 1959년 9월 14일 00시 02분 24초(모스크바 시간)에 달 표면 가시 디스크 중심에서 서쪽 0도, 북위 29.1도 지점에 충돌하여, 인류 최초로 다른 천체에 도달한 인공물체가 되었다.[18]
4. 1. 발사 및 궤도
루나 2호 발사는 여러 차례 어려움을 겪었다. 1959년 9월 6일 첫 시도는 전기 연결 문제로 실패했고,[6] 이틀 뒤 두 번째 시도는 코어 단계 LOX 탱크 가압 문제로 실패했다.[6] 9월 9일 세 번째 시도에서는 엔진이 75% 추력에 도달했으나 DP-2 전기 스위치 문제로 발사가 중단되었다.[6] 결국 1959년 9월 12일, 루나 2호는 06:39:42 GMT에 성공적으로 발사되었다.[6]발사체가 지구 탈출 속도에 도달한 후 상단이 분리되어 탐사선은 달로 향하는 궤도를 따라 이동했다.[6] ''루나 2호''는 14분마다 회전하며 183.6, 19.993, 39.986 MHz 주파수로 전파 신호를 보냈다.[6] 세 개의 송신기를 통해 지구로 정보를 전송했으며, 과학자들은 이 정보를 바탕으로 9월 14일 00:05 (모스크바 시간)에 달에 충돌할 것이라고 예측했다.[6]
루나 1호의 정보가 가짜라는 주장이 있어, 러시아 과학자들은 조절 뱅크 천문대의 버나드 러브 (맨체스터 대학교)에게 텔렉스로 정보를 보냈다.[6] 버나드 러브는 도플러 효과를 통해 라디오 신호가 ''루나 2호''에서 오는 것임을 증명하여 임무 성공을 확인했다.[6]
4. 2. 달 충돌
''루나 2호''는 달까지 직접 승천하는 경로를 따랐으며[18] 지구에서 초기 속도 11.2km/s로 시작하여[18] 약 3.3km/s의 속도로 달에 충돌했다.[18] 1959년 9월 14일 00시 02분 24초(모스크바 시간)에 달 표면 가시 디스크 중심에서 서쪽 0도, 북위 29.1도 지점에 충돌했다.[18] 이 탐사선은 다른 천체에 충돌한 최초의 인공 물체가 되었다.[18]
지구에서 볼 수 있는 가시적인 표시를 제공하기 위해, 1959년 9월 13일 우주선은 직경 650km로 팽창하는 증기 구름을 방출했고, 이 구름은 카자흐스탄의 알마아타, 아르메니아의 뷔라칸, 조지아의 아바스투마니와 트빌리시, 타지키스탄의 스탈리나바드에 있는 관측소에서 관측되었다.[12] 이 구름은 또한 진공과 무중력 상태에서 나트륨 가스가 어떻게 작용하는지 실험하는 역할도 했다.[12] ''루나 2호''를 추진한 로켓의 마지막 단계도 우주선에서 약 30분 후에 달 표면에 충돌했지만, 정확한 착륙 지점은 불확실했다.[12]
버나드 러블은 탐사선이 달에 충돌하기 약 5시간 전부터 추적하기 시작했고, 갑작스럽게 종료된 탐사선의 전송을 기록했다. 그는 이 녹음을 뉴욕의 기자들에게 전화 통화로 들려주어 대부분의 언론 관찰자들에게 임무의 진정성을 마침내 확신시켰다.[18]
과학적으로 루나 2호는 루나 1호가 감지한 태양풍을 확인한 업적으로 평가받고 있다. 1959년 9월 12일 6시 39분 42초(UTC)에 발사된 루나 2호는 다음날 9월 13일 달에 도달하여 추진 장치로부터 분리되었다. 1959년 9월 14일 22시 02분 24초(UTC), 33.5시간의 비행을 마친 후 루나 2호로부터의 신호가 갑자기 끊겨 달에 충돌한 것으로 추정되었다. 충돌 지점은 대략 서경 0도, 북위 29.1도의 맑음의 바다 서부로 추정되었다. 루나 2호의 달 표면 충돌 30여 분 후, 추진 장치도 달 표면에 충돌했다. 관측 결과 달에는 감지할 수 있을 정도의 자기장이 없었으며, 달에 밴 앨런대가 있다는 증거도 발견되지 않았다.
5. 과학적 성과
루나 2호는 밴 앨런대에서 전자 플럭스와 에너지 스펙트럼의 시간적 변화를 보여주었다.[14] 이온 트랩을 사용하여 지구 자기권 외부에서 태양풍 플럭스를 처음으로 직접 측정했다.
5. 1. 자기장 및 방사선 측정
방사선 감지기와 자기력계는 지구 주위의 밴 앨런대와 유사한 달의 자기장과 방사선장을 탐색하여, 마지막 전송까지 달 표면에서 약 55km 떨어진 곳에서 약 1분마다 정보를 전송했다.[14] 이는 지구 주위의 ''루나 1호''에서 얻은 밴 앨런대의 이전 측정값을 증명했지만, 자기력계의 감도 한계(2–3x10−4 G) 내에서 달 주변의 어떤 유형의 방사선대도 감지할 수 없었다.[19]''루나 2호''는 밴 앨런대에서 전자 플럭스와 에너지 스펙트럼의 시간적 변화를 보여주었다. 위성에 탑재된 이온 트랩을 사용하여 위성은 지구의 자기권 외부에서 태양풍 플럭스를 처음으로 직접 측정했다. 달 표면에 접근하면서 탐사선은 달에서 55km 이내에서 주목할 만한 자기장을 감지하지 못했다. 또한 달 주변의 방사선대도 감지하지 못했지만, 네 개의 이온 트랩은 8000km 고도에서 이온 입자 플럭스의 증가를 측정하여 이온층의 존재를 시사했다. 탐사선은 약 약 22.53km 분량의 전신 타자기로 인쇄된 과학 데이터를 생성했으며, 이는 1960년 봄에 분석 및 출판되었다.
5. 2. 태양풍 관측
''루나 2호''는 밴 앨런대에서 전자 플럭스와 에너지 스펙트럼의 시간적 변화를 보여주었다.[14] 위성에 탑재된 이온 트랩을 사용하여 위성은 지구의 자기권 외부에서 태양풍 플럭스를 처음으로 직접 측정했다. 과학적으로 루나 2호는 루나 1호가 감지한 태양풍을 확인한 업적으로 평가받고 있다.6. 문화적 영향
1959년, 소련은 경제 성과 전시회를 여러 국가에 순회하며 개최했고, 이 전시회에는 루나 2호의 전시물도 포함되었다. CIA는 정보를 얻기 위해 은밀한 작전을 수행했다. CIA 요원 팀은 24시간 동안 전시물에 자유롭게 접근하여, 복제품이 아닌 실제 작동하는 시스템을 분해하고 부품들을 사진으로 촬영했다. 이를 통해 설계 및 성능에 대한 정보를 획득했다. 소련은 이 사실을 알지 못했으며, CIA 보고서는 소련 해체 24년 후인 2019년에 기밀 해제되었다.[21]
미국의 가수 Jetpack은 Planet Reverb라는 앨범에 LU영어ИruIK 2영어라는 곡을 수록했다. 이 곡에는 러시아어 대화와 우주 소리가 사용되어 우주선 여행을 묘사하고 있다. 또한 이 곡은 "소련의 우주 개발에 관련된 모든 사람에게" 헌정한다고 쓰여 있다.
6. 1. 미소 우주 경쟁
도널드 윌리엄 콕스에 따르면, 미국인들은 우주 경쟁에서 진전을 이루고 있으며, 소련이 더 큰 로켓을 가지고 있을지라도 미국은 더 나은 유도 시스템을 갖추고 있다고 믿기 시작했지만, 소련이 루나 2호를 달에 충돌시킬 수 있게 되면서 이러한 믿음은 의심받게 되었다.[20] 당시 미국이 달에 가장 근접했던 거리는 파이오니어 4호로 약 60000km였다.[20] 소련 서기장 니키타 흐루쇼프는 미국을 단 한 번 방문하여, 드와이트 D. 아이젠하워 대통령에게 루나 2호가 달 표면에 배치한 소련 휘장의 복제품을 선물했다.[20]6. 2. 흐루쇼프의 방미와 페넌트
미국인들은 우주 경쟁에서 진전을 이루고 있으며, 소련이 더 큰 로켓을 가지고 있을지라도 미국은 더 나은 유도 시스템을 갖추고 있다고 믿기 시작했지만, 소련이 달에 ''루나 2호''를 충돌시킬 수 있게 되면서 이러한 믿음은 의심받게 되었다.[20] 당시 미국이 달에 가장 근접했던 거리는 파이오니어 4호로 약 60000km였다.[20] 1959년 9월 15일, 소련 최고 지도자 니키타 흐루쇼프는 미국을 단 한 번 방문하여, 미국 대통령 드와이트 D. 아이젠하워에게 ''루나 2호''가 달 표면에 배치한 소련 휘장의 복제품을 선물했다.[20]우주선은 소련(소비에트 연방)의 페넌트도 몇 장 실었다. 그 중 두 장은 원형으로, 오각형 커버로 덮여 있었다. 원 중심부에는 충돌 시 여기저기로 흩어지도록 화약이 장치되어 있었다. 오각형 커버는 스테인리스강으로 만들어졌으며, 소비에트 연방의 국장과 СССР|SSSRru라는 키릴 문자가 한 면에, СССР СЕНТЯБРЬ 1959|SSSR 센탸브리 1959ru라는 문자가 다른 면에 새겨져 있었다. 다른 한 장의 페넌트는 추진 장치에 실렸다. 이것은 액체가 들어 있는 캡슐로, 알루미늄 스트라이프 무늬가 있었으며, 각 스트라이프에는 소련의 문장과 1959 СЕНТЯБРЬ、СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК|1959 센탸브리、소유스 소베츠키흐 소치알리스티체스키흐 레스푸블리크ru (1959년 9월, 소비에트 사회주의 공화국 연방)이라는 문자가 새겨져 있었다.
흐루쇼프가 아이젠하워 대통령에게 증정한 페넌트 레플리카는 아이젠하워 대통령 도서관과 캔자스주 애빌린 박물관에 전시되어 있다.
6. 3. 미국의 정보 획득
1959년, 소련은 여러 국가를 순회하며 경제 성과 전시회를 열었고, 여기에는 루나 2호의 전시물도 포함되었다. CIA는 정보를 얻기 위해 은밀한 작전을 수행했다. CIA 요원 팀은 24시간 동안 전시물에 자유롭게 접근하여, 복제품이 아닌 실제 작동하는 시스템을 분해하고 부품들을 사진으로 촬영했다. 이를 통해 설계 및 성능에 대한 정보를 획득했다. 소련은 이 사실을 알지 못했으며, CIA 보고서는 소련 해체 24년 후인 2019년에 기밀 해제되었다.[21]6. 4. 대중문화
미국의 가수 Jetpack은 Planet Reverb라는 앨범에 LU영어ИruIK 2영어라는 곡을 수록했다. 이 곡에는 러시아어 대화와 우주 소리가 사용되어 우주선 여행을 묘사하고 있다. 또한 이 곡은 "소련의 우주 개발에 관련된 모든 사람에게" 헌정한다고 쓰여 있다.[1]7. 유산
루나 2호는 소련의 성공적인 임무였으며, 달에 의도적으로 충돌한 첫 번째 우주선이었다. 이후 미국도 레인저 임무를 통해 비슷한 방식으로 달 탐사를 진행했다. 이러한 충돌은 연착륙 기술이 발전한 후에도 유용하게 사용되었다.[22] NASA는 충돌 시 생성된 잔해를 분석하여 달 분화구에 얼음이 있는지 확인하기도 했다.[23]
아이젠하워 대통령에게 전달된 페넌트는 캔자스주 에빌린에 있는 아이젠하워 대통령 도서관 및 박물관에 보관되어 있다.[24]
7. 1. 기념
''루나 2호''는 소련의 성공적인 임무였으며, 달에 의도적으로 충돌하는 일련의 임무(달 충돌체) 중 첫 번째였다. 이후 미국의 레인저 임무도 유사한 충돌로 끝났다. 이러한 통제된 충돌은 연착륙 기술이 숙달된 후에도 유용하게 사용되었다.[22] NASA는 충돌 시 생성된 잔해를 분석하여, 그늘진 달 분화구에 얼음이 있는지 테스트하기 위해 경성 우주선 충돌을 사용했다.[23]아이젠하워 대통령에게 전달된 페넌트는 미국 캔자스주 에빌린에 있는 아이젠하워 대통령 도서관 및 박물관에 보관되어 있다.[24] 구형 페넌트의 복사본은 캔자스 코스모스피어에 있다.[25]
1959년 11월 1일, 소련은 이 우주선을 기념하는 두 개의 우표를 발행했다. 이 우표는 임무의 궤적을 묘사한다.
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