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유로파 목성계 임무 - 라플라스

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1. 개요

유로파 목성계 임무 - 라플라스는 미국 항공우주국(NASA)과 유럽 우주국(ESA)이 공동으로 외태양계의 얼음 위성을 연구하기 위해 계획한 탐사선 발사 계획이다. 유로파, 가니메데, 칼리스토 등의 위성을 탐사하여 목성계의 행성 거주 가능성을 판단하는 것을 목표로 하며, 지하 바다, 얼음 지각, 자기장 등을 연구할 계획이었다. 여러 탐사선들이 협력하는 방식으로 진행될 예정이었으며, 일본 우주항공연구개발기구(JAXA)의 참여도 고려되었다. 러시아와 NASA는 유로파 착륙선 및 굴착 연구를 별도로 진행하고 있다.

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유로파 목성계 임무 - 라플라스
미션 개요
이름유로파 목성계 임무 – 라플라스
영어 이름Europa Jupiter System Mission – Laplace
임무 유형목성 탐사
운영 기관NASA / ESA
임무 기간취소됨
우주선 정보
발사 질량 (목성 유로파 궤도선)1371 kg
발사 질량 (목성 가니메데 궤도선)957 kg
발사 정보
발사 예정일2020년
발사 로켓 (목성 유로파 궤도선)Delta IV Heavy
발사 로켓 (목성 가니메데 궤도선)Ariane 5
행성 간 이동
궤도선 (목성 유로파 궤도선)object: 유로파
arrival_date: 2026년 (제안)
궤도선 (목성 가니메데 궤도선)object: 가니메데
arrival_date: 2025–2026년 (제안)
프로그램 정보
프로그램대형 전략 과학 임무
행성 과학 부문

2. 기원

2008년 2월, 미국 항공우주국(NASA)과 유럽 우주국(ESA)은 태양계 외곽의 얼음 위성을 연구하기 위해 주요 외행성 탐사 계획 또는 외행성 플래그십 임무라는 이름 아래 공동 연구를 시작했다.[26][6] 이 과정에서 유로파 목성계 임무(EJSM)와 타이탄 토성계 임무(TSSM, ESA 명칭 TandEM)라는 두 가지 계획이 주요 후보로 검토되었다.

2009년 2월, NASA와 ESA는 타이탄 토성계 임무보다 유로파 목성계 임무에 더 높은 우선순위를 부여한다고 발표했다.[27][28][7][8] 그러나 ESA의 참여는 레이저 간섭계 우주 안테나(LISA)와 국제 X선 관측소(IXO)라는 다른 두 탐사 계획과의 자금 경쟁에 직면해 있었기 때문에 불확실성이 있었다.[29][9] 이 때문에 NASA는 독자적으로 임무를 진행하는 비상 계획을 유지했다.[29][9]

3. 임무 구조

유로파 목성계 임무 - 라플라스(EJSM/Laplace) 탐사 계획은 여러 우주 기관이 다수의 탐사선을 서로 협력하여 운용하는 방식을 핵심 특징으로 삼았다. 주요 참여 기관으로는 NASA, ESA, JAXA 등이 거론되었으며, Roscosmos의 참여 가능성도 제기되었다. 각 기관은 목성계의 다양한 측면을 탐사하기 위해 여러 종류의 궤도선과 착륙선 임무를 제안했다.

기본적인 임무 구조는 NASA의 목성 유로파 궤도선(JEO)과 ESA의 목성 가니메데 궤도선(JGO)을 중심으로 구성되어, 2020년 발사를 목표로 했다.[10][30] 이 두 핵심 탐사선은 각 기관에서 개별적으로 개발 및 운용되지만, 목성계 탐사 과정에서 서로 긴밀히 협력하여 시너지 효과를 내도록 설계되었다.[10] 여기에 JAXA의 목성 자기권 궤도선(JMO)이나 Roscosmos의 유로파 착륙선(JEL) 등이 추가될 경우, 목성의 자기권이나 갈릴레이 위성 표면에 대한 더욱 포괄적이고 입체적인 탐사가 가능해질 것으로 기대되었다.

3. 1. 협력 방식

유로파 목성계 임무에 현재 참여하고 있는 국가들(빨간색)과 참여에 관심을 보이고 있는 국가들(갈색)을 보여주는 지도.


유로파 목성계 임무 - 라플라스(EJSM/Laplace) 탐사 계획의 주요 특징은 여러 국가의 우주 기관이 참여하여 다수의 탐사선을 서로 협력하여 운용한다는 점이었다. 제안된 주요 탐사선과 참여 기관은 다음과 같다.

기관탐사선주요 연구 목표
NASA목성 유로파 궤도선(JEO)유로파이오 연구
ESA목성 가니메데 궤도선(JGO)가니메데칼리스토 연구
JAXA목성 자기권 궤도선(JMO)목성자기권 연구
JAXA목성 및 트로이 소행성 탐사선(JTAX)목성 트로이군 연구
Roscosmos유로파 착륙선(JEL)유로파 표면 현장 관측 (착륙선)



기본적인 EJSM 계획은 NASA의 목성 유로파 궤도선(JEO)과 ESA의 목성 가니메데 궤도선(JGO)을 중심으로 구성되었다. 두 탐사선은 2020년에 발사되어, 목성계를 탐사한 후 각각 유로파와 가니메데의 궤도로 진입할 예정이었다.[10] JEO와 JGO는 각 기관에서 독립적으로 개발, 발사, 운용되지만, 탐사 과정에서는 서로 협력하여 시너지 효과를 내도록 설계되었다. 비록 발사일과 행성 간 궤적이 완전히 동일하지는 않지만, 상당히 유사하게 계획되었다.[30][10] 두 탐사선은 이오의 화산 활동, 목성의 대기권 및 자기권, 갈릴레이 위성과의 상호 작용과 같은 역동적인 현상을 관측하고, 유로파와 가니메데의 얼음층 아래에 존재할 가능성이 있는 바다의 특성을 조사하는 것을 목표로 했다.

만약 JAXA가 목성 자기권 궤도선(JMO)으로 참여할 경우, 목성의 자기권을 심층적으로 탐사하고 JEO, JGO와의 공동 관측을 통해 자기권 현상에 대한 3점 동시 관측이 가능해질 것으로 기대되었다.

4. 목표

유로파 목성계 임무 - 라플라스(EJSM)의 주요 목표는 목성계가 행성 거주가능성을 가지고 있는지, 특히 위성인 유로파가니메데에 초점을 맞춰 판단하는 것이었다.[25][3][14] 임무의 기본적인 주제는 유로파와 가니메데의 거주 가능성과 관련된 과학적 질문들에 집중되었다.[14]

4. 1. 주요 과학적 목표

탐사 계획의 주요 목표는 목성계, 특히 유로파가니메데를 중심으로 행성 거주가능성을 판단하는 것이었다. 이 목표와 관련된 주요 과학적 목표들은 다음과 같다.[25][3][14]

  • 지하 바다 탐사 및 특성 규명.
  • 얼음 지각과 지하 또는 수체의 특성 규명.
  • 가니메데의 내부 구조와 고유 자기장의 특성 규명.
  • 외기권/대기권, 플라스마 환경과 자기장의 상호작용 비교 연구.
  • 표면의 전반적인 화학적 구성 성분 조사 및 결정.
  • 과거 또는 현재 활동 중인 표면 지형들의 생성 과정을 이해하고, 미래의 ''현장'' 탐사를 위한 후보 착륙 지역을 식별하고 특징을 파악.

5. 추가 연구 (일본어 문서)

(내용 없음)

5. 1. 러시아의 유로파 착륙선 계획

러시아 연방 우주국과 러시아 과학 아카데미유로파착륙선을 보내는 탐사선 계획을 검토하고 있다. 이 러시아 착륙선은 NASA, ESA궤도선과는 별도로 소유즈 계열 로켓으로 발사될 예정이며, NASA나 ESA의 궤도선을 중계하여 데이터를 지구로 전송할 계획이다.

착륙선의 강하 모듈에 탑재될 과학 장비 및 탐사 장치에는 광범위한 국제적 협력이 예상된다. 공개된 자료에 따르면, 로봇 팔에는 분쇄기가 장착되고, 유로파 표면의 얼음을 조사하기 위한 드릴 또는 열 관통 시스템도 고려되고 있다[15][16][17][18]

5. 2. NASA의 유로파 굴착 연구

크리오봇과 하이드로봇의 개념도.


미국 항공우주국 (NASA)은 유로파 얼음 아래 바다를 직접 탐사할 목적으로 기술을 개발하고 있다. 2002년 노르웨이에서 얼음을 녹이면서 나아가는 로봇(크리오봇)의 시험이 진행되어, 빙하호의 23m 아래까지 잠수하는 데 성공했다.[19] 크리오봇이 얼음 껍질을 10km~100km 나아가 물 층에 도달하면 자율형 수중기(하이드로봇)를 방출하여 데이터를 수집하고 지상으로 전송한다.[20] 크리오봇과 하이드로봇은 지구의 생물을 유로파의 생물로 오인하는 것을 방지하고, 유로파 바다의 오염을 피하기 위해 극도의 살균 처리가 필요하다.[21] 또한 방사선에 견딜 수 있는 새로운 카메라 기술을 개발 중이며, 이를 통해 지구로 동영상을 전송할 가능성도 있다. 유로파 바다 탐사를 목표로 설계된 신형 잠수 시험기는 ENDURANCE|엔듀런스영어라고 불리며, 2009년 현재 남극 대륙의 Lake Bonney (Antarctica)|보니 호영어에서 시험 중이다.[22]

참조

[1] 서적 Vision and Voyages for Planetary Science in the Decade 2013–2022 (2011) http://books.nap.edu[...]
[2] 뉴스 Europe's Next Big Mission Depends on U.S. and Japan http://spacenews.com[...] Space News 2011-05-22
[3] 뉴스 Esa selects 1bn-euro Juice probe to Jupiter https://www.bbc.co.u[...] BBC News Online 2012-05-02
[4] 뉴스 NASA's Europa Mission Approved for Next Development Stage http://www.space.com[...] Space.com 2015-06-21
[5] 웹사이트 Europa Clipper Mission Overview https://europa.nasa.[...] 2024-01-01
[6] 웹사이트 Outer Planet Flagship Mission http://opfm.jpl.nasa[...] 2009-06-27
[7] 웹사이트 NASA and ESA Prioritize Outer Planet Missions https://web.archive.[...] 2009-02-18
[8] 뉴스 Jupiter in space agencies' sights http://news.bbc.co.u[...] 2009-02-18
[9] 웹사이트 Outer Planet Flagship Mission: Briefing to the OPAG Steering Committee http://www.lpi.usra.[...] Outer Planets Assessment Group 2008-10-14
[10] 웹사이트 Europa Jupiter System Mission (EJSM) http://opfm.jpl.nasa[...] NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) 2009-08-09
[11] 웹사이트 NASA and ESA Prioritize Outer Planet Missions http://www.nasa.gov/[...] NASA 2010-07-20
[12] 뉴스 Jupiter in space agencies' sights http://news.bbc.co.u[...] BBC 2009-02-18
[13] 웹사이트 Outer Planet Flagship Mission: Briefing to the OPAG Steering Committee http://www.lpi.usra.[...] Outer Planets Assessment Group 2008-08-28
[14] 웹사이트 Europa Jupiter System Mission (EJSM) http://opfm.jpl.nasa[...] Jet Propulsion Laboratory 2009-08-09
[15] 웹사이트 LAPLACE: A mission to Europa and the JupiterSystem for ESA’s Cosmic Vision Programme http://users.ictp.it[...] 2009-06-21
[16] 웹사이트 A thermal drill head for the exploration of subsurface ice layers on Europa http://www.iki.rssi.[...] Proceedings of the International workshop “Europa lander: science goals and experiments” Space Research Institute (IKI), Moscow, Russia 2010-07-20
[17] 웹사이트 In-situ analysis of Europa ices by melting probes http://www.iki.rssi.[...] Proceedings of the International workshop “Europa lander: science goals and experiments” Space Research Institute (IKI), Moscow, Russia 2010-07-20
[18] 웹사이트 Drilling Down to Alien Oceans http://euro.astrobio[...] Astrobiology Magazine 2010-07-20
[19] 웹사이트 Ice-melting robot passes Arctic test http://www.newscient[...] NewScientist.com 2010-07-20
[20] 웹사이트 Latest Galileo Data Further Suggest Europa Has Liquid Ocean http://www.space.com[...] Space.com 2010-07-20
[21] 웹사이트 Preventing the Forward Contamination of Europa http://www7.national[...] National Academy Press, Washington (DC) 2000-06-29
[22] 웹사이트 ENDURANCE: Antarctica 2009 Mission Begins http://www.stoneaero[...] 2010-07-20
[23] 뉴스 Europe's Next Big Mission Depends on U.S. and Japan http://www.spacenews[...] 2011-05-22
[24] 서적 Vision and Voyages for Planetary Science in the Decade 2013–2022 (2011) http://books.nap.edu[...] 2011
[25] 뉴스 Esa selects 1bn-euro Juice probe to Jupiter http://www.bbc.co.uk[...] 2012-05-02
[26] 웹인용 Outer Planet Flagship Mission https://web.archive.[...] 2008-11-25
[27] 웹인용 NASA and ESA Prioritize Outer Planet Missions http://www.nasa.gov/[...] 2015-11-08
[28] 웹인용 Jupiter in space agencies' sights http://news.bbc.co.u[...] 2009-02-18
[29] 웹인용 Outer Planet Flagship Mission: Briefing to the OPAG Steering Committee http://www.lpi.usra.[...] Outer Planets Assessment Group 2008-08-28
[30] 웹인용 Europa Jupiter System Mission (EJSM) https://web.archive.[...] 제트 추진 연구소 2009



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