적외선 우주 관측소

3. 위성 구조

ISO는 크게 탑재체 모듈과 서비스 모듈의 두 가지 주요 구성 요소로 구성되었다.

• '''탑재체 모듈''': 망원경과 네 개의 과학 기기를 보관하는 대형 극저온 냉각기(크라이오스탯)를 포함한다.
• '''서비스 모듈''': 전력, 열 제어, 자세 제어 및 통신을 제공하여 탑재체 모듈의 활동을 지원한다.

3. 1. 광학 망원경

4. 과학 기기

ISO는 적외선 관측을 위해 다음과 같은 4가지 과학 기기를 탑재했다.

• '''적외선 카메라(ISOCAM)''' – 2.5~17 마이크로미터 파장 대역을 관측하는 고해상도 카메라이다.
• '''광편광계(ISOPHOT)''' – 천체에서 방출되는 적외선 편광을 측정하는 기기이다. 2.4~240 마이크로미터의 매우 넓은 파장 범위를 가졌다.
• '''단파 분광기(SWS)''' – 2.4~45 마이크로미터 파장 대역을 관측하는 분광기이다.
• '''장파 분광기(LWS)''' – 45~196.8 마이크로미터 파장 대역을 관측하는 분광기이다.

4. 1. 적외선 카메라 (ISOCAM)

5. 발사 및 운영

1995년 11월 17일, 아리안-44P 발사체를 통해 ISO가 성공적으로 궤도에 진입했다. 발사체의 성능은 매우 우수했으며, 원지점 고도는 예상보다 43km 낮았다. 초기 궤도는 원지점 고도가 예상보다 낮았으나, 냉각 효율이 예상보다 더 효율적인 것으로 나타나 임무 기간이 24개월로 연장되었다.^[1] 발사 후 초기 3주 동안 궤도 미세 조정 및 위성 시스템 점검이 이루어졌다.^[1] 1995년 12월 9일부터 1996년 2월 3일까지 성능 검증 단계를 거쳐, 1996년 2월 4일부터 정기적인 관측이 시작되었다.^[1]

ISO의 궤도는 반 알렌대 내부에 위치하여, 방사선대 통과 시에는 과학 기기를 꺼야 했다. 따라서 각 궤도에서 17시간이 과학 관측에 할애되었다. 과학 데이터는 실시간으로 지상에 전송되었다.^[2]

6. 임무 종료

1998년 4월 8일 07:00 (UTC)에 비행 관제사들은 VILSPA에서 망원경의 온도 상승을 감지했다. 이는 초유동 헬륨 냉각제가 모두 소진되었음을 나타내는 명백한 징후였다. 같은 날 23:07 (UTC)에 과학 장비의 온도가 4,200 이상으로 상승하면서 과학 관측이 중단되었다. SWS 장비의 일부 감지기는 더 높은 온도에서도 관측을 수행할 수 있었으며, 추가로 300개의 별에 대한 상세한 측정을 위해 150시간 동안 더 사용되었다. 냉각제 고갈 이후 한 달 동안 '기술 테스트 단계'(TTP)가 시작되어 비정상적인 조건에서 위성의 여러 요소를 테스트했다. TTP 완료 후, ISO의 궤도 근지점이 충분히 낮아져 ISO가 종료 후 20~30년 안에 지구 대기에서 소멸될 수 있도록 했다. 이후 ISO는 1998년 5월 16일 12:00 (UTC)에 영구적으로 전원이 꺼졌다.

7. 주요 관측 결과

ISO는 24시간 궤도당 평균 45개의 관측을 수행했으며, 900회 이상의 궤도에 걸쳐 총 26,000건 이상의 과학 관측을 성공적으로 수행했다. ISO가 생성한 방대한 양의 과학 데이터는 2006년까지 광범위하게 아카이브되었으며, 1998년부터 전체 데이터 세트가 과학계에 제공되어 많은 발견이 이루어졌고, 앞으로 더 많은 발견이 이루어질 것으로 예상된다. ISO는 구경 60cm의 망원경을 액체 헬륨으로 2~4K까지 냉각하여 2.5~240 마이크로미터 파장의 적외선을 고감도로 관측했다. 이는 전천을 관측하여 적외선 우주 지도를 작성하는 것을 목적으로 했던 이전의 IRAS와는 달리, 개별 천체에 대한 상세 관측을 목적으로 했다는 점에서 차별성을 가진다.

7. 1. 별과 행성 형성 연구

• ISO는 별 생성 지역, 수명이 다한 별 근처, 은하 중심에 매우 가까운 천체, 태양계 행성 대기 및 오리온 성운에서 수증기를 검출했다.
• 오래된, 죽어가는 별 주변에서 행성 형성이 감지되었다. 이 발견은 행성 형성이 젊은 별 주변에서만 가능하다는 기존 이론에 새로운 증거를 제시했다.
• 전별핵 L1689B가 발견되었으며, ISO의 LWS 기기를 사용하여 자세히 연구되었다.
• ISO는 여러 원시행성 원반을 발견하여, 별 주변의 물질 고리 또는 원반으로 행성 형성의 초기 단계에 대한 이해를 넓혔다.
• ISO는 태양계의 여러 행성에 민감한 기기를 사용하여 대기의 화학적 조성을 분석하여 행성 대기 연구에 기여했다.

7. 2. 성간 물질 및 은하 연구

• 성간 가스 구름에서 플루오린화 수소 가스를 처음으로 검출했다.^[3]
• 은하 사이의 빈 공간에서 대량의 우주 먼지를 발견했다.
• Arp 220은 가장 밝은 천체 중 하나로, 적외선 방출 원인이 별 형성 폭발임을 밝혀냈다.
• 매우 차가운 탄화수소로 이루어진 거대한 구름 구조(적외선 권운)는 주로 적외선으로 방출되며, 은하의 에너지 균형에 영향을 미치는 "은하 냉장고" 역할을 한다는 것을 확인했다.

8. 다른 적외선 우주 망원경

ISO 이후에도 여러 적외선 우주 망원경이 개발되어 우주 연구에 기여하고 있다. 대표적인 적외선 우주 망원경은 다음과 같다.

• 아카리
• 스피처 우주 망원경
• 허셜 우주 망원경
• SPICA

참조

_[1] 웹사이트 ISO - Mission & Satellite Overview Volume I https://general-tool[...] 2003-11
_[2] 웹사이트 ISO Handbook Volume I (GEN) https://general-tool[...] 2024-05-17
_[3] 웹사이트 ESA's Infrared Space Observatory (ISO) http://sci.esa.int/i[...] ESA – European Space Agency 2017-02-01